Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии - Экология - Скачать бесплатно
процесс
замкнутой системы водоснабжения ЦБК, где вода многократно проходит
технологический цикл. После каждого цикла производится её очистка и
отстаивание. Воду необходимо очищать от волокон, наполнителей, клейких
веществ, загрязнений различными примесями и остаточными химикатами.
Обработка воды осуществляется в несколько операций: сортирование, очистка,
флотация, промывка. Одним из действенных методов очистки воды является её
фильтрация через фильтр, но метод ограничен величиной дисперсности фильтра
и наличием загрязнителей, диаметр молекул которых, меньше диаметра молекул
воды. Другой метод – отстаивание воды позволяет только удалить взвешенные
частицы. Также часто используются химические методы очистки сточных вод,
где в воду добавляют химические вещества, которые вступают в химические
реакции с загрязнителями, что приводит к их разложению до безопасных
компонентов, нейтрализации либо выпадению в осадок. Существуют также
биологические методы очистки, связанные со способностью некоторых
организмов (бактерий, водорослей, микроорганизмов и др.) аккумулировать и
перерабатывать отдельные химические соединения и элементы.
Метод очистки сточных вод предприятия с помощью ультрафиолетового
облучения.
Одним из эффективных методов является облучение воды бактерицидным
ультрафиолетовым облучением. В его основе лежит обеззараживающая
способность жёсткого ультрафиолетового облучения. Технология очистки
такова: в закрытой ёмкости, в которой в обрабатываемую воду предварительно
вводят отмытый, и измельчённый кремень включают, находящиеся под крышкой
ёмкости источник ультрафиолетового излучения и источник облучения дневным
светом. Производится выдержка, удаление биоосадка, отключение источников
облучения. Очищенная таким способом вода удовлетворяет всем требования и
нормативам по чистоте, вкусовым и цветовым качествам.
В качестве источника ультрафиолетового излучения используют лампу типа БУВ
– 30. В качестве источника дневного света – гелий-неоновая лампа типа ЕВЗ
ЛП – 2. Для контроля теплового режима используют встроенный термометр, а
тепловой режим обеспечивается теплообменником. Размер фракций кремня 5…35
мм.
Данный способ наиболее эффективен для удаления органических веществ (в том
числе фенолов и диоксинов), сульфатов и соединений хлора.
Его эффективность по этим и многим другим веществам равна 96 – 99 %.
Применение новых технологий в целлюлозно-бумажном
производстве.
Бисульфитная варка в сульфит-целлюлозном производстве.
Специалисты ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги»
совместно со специалистами ряда целлюлозно-бумажных предприятий разработали
технологию модифицированной бисульфитной варки целлюлозы на магниевом
основании с регенерацией химикатов и теплоты, при использовании которой
решаются многие экологические проблемы ресурсо- и энергосбережения.
Внедрять новую технологию можно поэтапно. На первом этапе целлюлозный завод
переводится с сульфитной на модифицированную бисульфитную варку на
натриевом основании (варочный раствор готовится с использованием
кальцинированной соды). На втором этапе натриевое основание на 50 %
заменяется на магниевое (для приготовления варочного раствора используют 50
% оксида магния вместо соды). На третьем этапе всё производство переводится
на 100 % магниевое основание. Внедрение процесса регенерации из
отработанных щёлоков позволяет вернуть в производственный цикл 70 – 85 %
химикатов и получить такое количество теплоты, которого достаточно для
полного обеспечения работы выпарной станции целлюлозного производства.
Первый этап внедрения новой технологии варки не требует значительных
капитальных затрат. В настоящее время на модифицированную бисульфитную
варку уже переведено 5 крупных предприятий отрасли.
Проведённый расчёт ущерба окружающей среде при переходе с сульфитной на
бисульфитную варку применительно к Камскому ЦБК показывает, что снижение
загрязнения по общим стокам составляет 12 % по взвешенным веществам, 19.2 %
по сухому остатку, 19 % по БПК, 19.2 % по фенолам, столько же по
аммонийному азоту. То есть в среднем по веществам, учитываемым в сбросе в
водоёмы, снижение составило 17 %. Таким образом, улучшать экологию
предприятия экономически выгодно. Кроме того, на Камском ЦБК в 2 раза
сократились выбросы сернистого ангидрида в атмосферу, что составляет 83,3 т
в год.
Получаемая по новой технологии целлюлоза имеет достаточно высокую белизну
(до 70 %) и применяется для изготовления газетной, книжно-журнальной,
типографской и других видов бумаги в небелёном виде. Исключение отбелки
целлюлозы для газетной бумаги позволило снизить сброс органики на очистные
сооружения на 88 кг/т целлюлозы.
Модифицированная бисульфитная варка позволяет перерабатывать на целлюлозу
любые виды древесины, в том числе низкокачественную древесину –
сухостойную, повреждённую гнилью и др.
Использование низкокачественной древесины в составе сырья сульфитных
предприятий расширяет сырьевую базу, а также улучшает структуру
лесопотребления. При этом снижаются выбросы парниковых газов на лесосеках
от гниения низкокачественной древесины, обеспечиваются хорошие условия для
роста здоровых деревьев и они вырабатывают больше кислорода.
На Камском ЦБК в настоящее время используется 75 % магниевого основания и
только 25 % натриевого. Главные достоинства магниевого основания –
невысокая стоимость и возможность организации простой и надёжной системы
регенерации химикатов и теплоты. Варка на смешанном магниево-натриевом
основании обеспечивает получение целлюлозы с пониженной жёсткостью и
высокими механическими показателями. Разработан и создан циклонный
сепаратор уловитель, с помощью которого достигается снижение объёма выброса
золы в атмосферу в 3 раза и утилизация тепла парогазовой смеси. Разработан
проект модернизации отбельного цеха Сокольского ЦБК с целью обеспечения
внедрения новой технологии отбелки волокнистых полуфабрикатов с полным
исключением хлора и его соединений, что предотвращает поступление в
окружающую среду токсичных хлорорганических соединений, и повышает качество
белёной целлюлозы. Также здесь внедрена новая технология производства
газетной бумаги с микрокапсулированными продуктами в композиции, что
уменьшает расход волокнистых полуфабрикатов на 5 – 8 % и повышает качество
газетной бумаги.
При наличии магний-регенерационного котла (МРК) можно утилизировать 90 – 95
% образующихся сухих веществ отработанных щёлоков. Таким образом, на
очистные сооружения поступает только 5 – 10 % сухих веществ.
На утилизацию и обезвреживание в МРК могут быть направлены газовые выбросы
от большинства источников, а также жидкие органические фракции,
образующиеся при очистке варочных растворов от цимола и грязных конденсатов
варки и выпарки. Вредные летучие органические соединения, такие, как
метанол, терпеновые, фурфурол и другие, сгорают в МРК с образованием воды и
углекислого газа, а диоксид серы газовых выбросов утилизируется вместе с
диоксидами серы, образующимися при сжигании щёлока.
В дымовых газах МРК нет твёрдых частиц, содержание SO2 после прохождения
системы абсорбции не превышает 0.005 – 0.01 %, что в 5 – 10 раз меньше, чем
при сжигании угля или мазута. Сжигание щёлоков проходит при температуре
более низкой, чем угля и мазута, а дымовой газ проходит 3 – 4-х ступенчатую
мокрую очистку, что позволяет снизить выбросы оксидов азота.
Нейтрализация щёлоков перед их упариванием при наличии системы регенерации
позволяет снизить потери SO2 на этой стадии и на 80 – 90 % уменьшить
загрязнение конденсатов летучими кислотами иSO2. Следует отметить, что в
этом случае затраченный на нейтрализацию оксид магния регенерируется при
последующем сжигании щёлоков в МРК.
В России такая система регенерации применяется на ОАО «Красноярский ЦБК», а
в республике Беларусь – на АО «Светлогорский ЦКК».
На АО «Светлогорский ЦКК» при степени отбора сухих веществ щёлока около 90
% степень регенерации химикатов достигает 73 – 75 %, а расходы серы и
каустического магнезита составляют 28 – 30 кг/т полуфабриката, то есть в 4
раза меньше, чем на предприятии без системы регенерации. Таким образом,
наиболее перспективным для решения экологических и экономических проблем
сульфит-целлюлозных предприятий является перевод их на модифицированную
бисульфитную варку с использованием магниевого основания с регенерацией
химикатов из отработанных щёлоков.
Принципиальная схема процесса модифицированной бисульфитной варки целлюлозы
с регенерацией химикатов и теплоты.
Отходящий газ в атмосферу.
Теплота. Дымовые газы. Т=50ч600С,
SO2=0.005ч0.01%
Дымовая труба
Воздух
Избыточные Сырой сульфит-
30-50кг Зола газы ный раствор
мазута на
1т упарен- Суспензия
ного щёлока
Сырой
бисульфитный
раствор
упарен ный Газовые выбросы Сера (20-
25кг/т)
щёлок Варочный Каустический
маг-
Несконденсирован- бисульфитный незит (20-25кг/т)
-ные газы раствор
Холодная вода
Щелок
Газовые
Щёлок выбросы
РН=6ч6.5 – 10% сухих веществ
Тёплая вода
Избыточные газы Щёлок
Щепа
Жидкая органическая фракция
Кислый Целлюлозная
конденсат масса
промытая
целлюлозная масса
конденсат
На очистные сооружения (15-
Условно чистый конденсат 40кг органики /т
целлюлозы)
На очистные сооружения
(1-2 кг органики /т целлюлозы)
Технология производства теплоизоляционных и отделочных материалов из
отходов целлюлозно-бумажной промышленности.
Многотоннажные отходы целлюлозно-бумажной промышленности (СКОП) в последнее
время всё чаще привлекают внимание исследователей и производственников.
Имея в своём составе целлюлозу и каолин, эти отходы (при некоторой
модификации химическими добавками) могут быть использованы для изготовления
теплоизоляционных, отделочных и конструктивно-теплоизоляционных материалов
и деталей.
Долгое время использование СКОПа сдерживалось его высокой влажностью (до 96
%) и необходимостью больших энергозатрат при изготовлении стройматериалов.
Разработанные методы сушки материалов токами высокой частоты и горячего
прессования изделий позволили частично решить этот вопрос.
На основе СКОПа с добавками (опилки, перлит, зола, антисептики, антипирены,
клееканифольная эмульсия, битумная эмульсия и др.) можно получать
строительные материалы прочностью от 1 до 10 МПа, плотностью 250 – 1200
кг/м3 и теплопроводностью 0.078 Вт/(м*К) (для плотности 250 кг/м3).
Введение в состав композиции клееканифольной эмульсии в количестве 2% массы
сухих компонентов снижает водопоглощение на 35 – 40 %. Обязательными
компонентами теплоизоляционного материала являются антисептики и
антипирены. Введение в состав композиции 3% салициланилида в виде 8%-ного
раствора обеспечивает биостойкость получаемых изделий. Введение добавок
аммофоса, диаммония фосфата, дт, дмф и других повышает огнестойкость
материала и снижает потери массы при сгорании более чем в 5 раз. Материал,
включающий любую из упомянутых добавок, относится к группе трудносгораемых.
Теплоизоляционный материал изготавливается по наливной технологии. Его
сушка осуществляется конвективным способом в прямоточно-противоточном
режиме. Время сушки 24 часа Удельный расход условного топлива составляет
230 кг/м3. При сушке материала токами высокой частоты время сушки снижается
в 6 раз, в несколько раз уменьшается расход условного топлива.
Отделочные и конструктивно-теплоизоляционные материалы на основе бумажной
макулатуры можно изготовлять методом горячего прессования. При этом состав
материала и технология его изготовления не отличается от изготовления
теплоизоляционного материала. После разрезки ковра по формату, плиты
устанавливаются на поддоне и через загрузочное устройство подаются в пресс
горячего формования. Температура, обеспечиваемая прессом должна быть 130 –
140 0С, удельное давление 2.5 МПа, скорость прогрева 1.5 мм/мин, толщина
плит 8 – 16 мм. После опрессовки и размыкания пресса плиты направляются на
склад, или склеиваются до нужной толщины. Для склейки плит можно применять
тот же пресс или пресс холодного прессования.
В отличие от мокрого способа, по которому изготовляются изделия из СКОПа,
бумажные отходы измельчаются в молотковой дробилке, а затем смешиваются со
связующим (измельчёнными отходами полиэтилена) и с огне- и био- защитными
добавками. Полученная смесь формируется по технологии изготовления
отделочных плит. Физико-механические свойства изделий изготовленных сухим
способом, не отличаются от свойств плит, полученных из СКОПа.
Технологическая схема производства теплоизоляционных плит на основе отходов
бумажных фабрик и макулатуры.
10 9
1. Измельчитель спецмакулатуры.
2. Дозатор полимерного связующего.
3. Накопительный бункер для измельчённой спецмакулатуры.
4. Дозатор измельчённой макулатуры.
5. Дозатор антисептика и антипирена.
6. Смеситель.
7. Складской бункер.
8. Формующее устройство.
9. Установка для подачи нижнего листа бумаги.
10. Установка для подачи верхнего листа бумаги.
11. Обрезная пила.
12. Задающий транспортёр.
13. Устройство для подачи в пресс.
14. Пресс горячего прессования.
15. Устройство загрузки.
16. Транспортёр разгрузки.
17. Штабелеукладчик.
18. Вспомогательный стол.
19. Установка для обрезки длинных кромок.
20. Установка для обрезки коротких кромок.
21. Установка бандажирования.
22. Измельчитель отходов.
Проблема утилизации отходов целлюлозно-бумажной
промышленности и переработки макулатуры.
Очень остро стоит в настоящее время проблема отходности целлюлозно-бумажных
комбинатов. Многотонные отходы этих предприятий складируются, занимая
большие площади и отрицательно воздействуя на окружающую среду.
Наиболее остро в настоящее время стоит проблема утилизации лигнина и
шламов.
Основными методами борьбы с отходами являются их сжигание либо переработка
с целью получения полезных продуктов. Факторами ограничивающими
возможность термической утилизации отходов являются высокая загрязнённость,
низкая температура плавления некоторых отходов, наличие крупногабаритных
включений и значительных колебаний насыпной плотности сжигаемых отходов. К
приемлемым технологиям сжигания относят колосниковое сжигание и сжигание в
кипящем слое. Основным достоинством же термических методов является их
относительно низкая стоимость. Переработка отходов бумажных фабрик
эффективна сточки зрения экологии, но убыточна по экономическим
показателям. С другой стороны из отходов отрасли можно получить много
ценных и полезных продуктов. Разберём это на примере переработки и
использования лигнина
Лигнин присутствует в многотоннажных древесных отходах.
Содержание компонентов в растительном сырье.
| |Общая зола %|Лигнин % |Геми-целлюло|Целлюлоза % |
| | | |за | |
|Мягкая |0.4 |27.8 |24 |41 |
|древесина. | | | | |
|Твёрдая |0.3 |19.5 |35 |39 |
|древесина. | | | | |
|Солома |6.6 |16.7 |28.2 |39.9 |
|злаков. | | | | |
Физические характеристики лигнина.
- Удельная масса – 0.2 ч 0.3 г/см3.
- Влагоёмкость – 300 ч 450 %
- Кислотность – 1.9 ч 2.2.
Химический состав 100г сухого вещества лигнина.
|Вещество. |Вес, мг |
|Нитратный азот |5.4 |
|Подвижный фосфор |7 |
|Калий |167.5 |
|Кальций |106 |
|Магний |66 |
|Цинк |>4 |
|Марганец |1.8 |
|Медь |0.33 |
|железо |2.5 |
Кроме того, лигнин содержит редуцирующие вещества, полисахариды
метоксильных, карбоксильных и фенольных групп, золы и кислоты. Лигнин
содержит 78 – 97 % органического сырья.
Лигнин – аморфное, полифункциональное высокомолекулярное ароматическое
соединение, состоящее из фенилпропановых структурных единиц, и не является
веществом постоянного состава. Лигнин – конечный продукт растительного
метаболизма.
В России на 15 заводах выпускающих сульфитную целлюлозу ежегодно получают
2.5 млн. т. органических веществ растворённых в сульфитном щёлоке. А
основная часть лигнина в виде лигносульфоновых соединений переходит в
сульфитный щёлок. Лигносульфониты образуют комплексы с ионами ряда металлов
и, следовательно, их применяют для удаления из почвы элементов,
препятствующих нормальному росту растений. Гидролизный лигнин –
универсальный сорбент,
|
