Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду

Однако возникает ряд  трудностей, сопряжённых с традиционным подходом к проблеме очистки: образование  труднообрабатываемых стоков и шламов при абсорбционном методе очистки, необходимость регенерации адсорбента, влияния высокого содержания водяных  паров на эффективность пылеулавливания, отсутствие утилизации тепла парогазовых выбросов и, как следствие, тепловое загрязнение атмосферы.

В настоящее время  в ЦБП для очистки выбросов из РП СРК применяются:

• Одноступенчатые схемы в целях утилизации тепла и очистки от пылевых частиц плава и серосодержащих газов;
• Двухступенчатые схемы, где первая ступень (секционный кожухотрубный теплообменник) служит для утилизации тепла, а вторая – для очистки от загрязняющих веществ.

Двухступенчатые схемы обычно состоят  из теплообменных устройств в качестве первой ступени и скруббера или струйного газопромывателя – в качестве второй, например, принципиальная двухступенчатая схема: трёхходовой по ходу газов теплообменник является первой ступенью, струйный газопромыватель – второй. Анализ работы установок на Братском ЛПК и Байкальском ЦБК показывает, что эффективность улавливания пылевых частиц составляет 70…80 %, а абсорбция сероводорода 92…95 %. Реализация двухступенчатой схемы очистки выбросов из РП СРК связана со значительными капиталовложениями, так как кроме теплообменника и струйного газопромывателя он включает в себя каплеуловитель, промежуточные ёмкости, насосы, разветвлённую систему трубопроводов. Установка энергоёмка и металлоёмка, требует значительного количества свежей воды для теплообменника и орошающих растворов. Необходимость применения тягодутьевых устройств в данной схеме приводит к большому выносу щёлочной капельной влаги в атмосферу, что снижает надёжность работы тягодутьевых устройств, увеличивает потери химикатов, разрушает кровлю цеха и загрязняет атмосферу.

 

Конденсационный метод очистки газов и аппарат  – поверхностный        конденсатор.

Метод основан на конденсации водяного пара на охлаждённой поверхности  конденсатора. При этом пар, охлаждаясь, переходит в жидкую фазу, а образующийся конденсат непрерывно отводится. Аппарат действует при использовании самотяги вытяжной трубы. Симметричное расположение конденсатора и вытяжной трубы относительно оси движения парогазовой смеси вверх в межтрубном пространстве позволяет избежать застойных зон. Работа установки заключается в следующем: конденсатор представляет собой две трубы, одна внутри другой, между которыми располагается вытяжная труба, в которой идёт пылепарогазовая смесь. В полости двух труб конденсатора подаётся охлаждающий агент – вода, в результате находящийся внутри вытяжной трубы пылепарогаз начинает конденсироваться на охлаждаемых стенках и стекать по ней в отборник конденсата. Процесс газоочистки регулируется по температуре воды на выходе из аппарата. Большое значение имеет осуществление тепло- и массообмена в конденсаторе, где можно достичь взаимодействия между плёнкой конденсата, образующегося на поверхности охлаждаемых труб, и потоком пылепарогазовой смеси с минимальными энергозатратами.

 В аппаратах этого типа можно достичь:

• Интенсивного взаимодействия между стекающей плёнкой жидкости, образующейся при конденсации паров воды из парогазовых выбросов на охлаждаемых трубах и парогазовой смесью;
• Наименьшего удельного сопротивления аппарата. Когда паровая смесь движется меж охлаждаемых труб (в межтрубном пространстве), её объём уменьшается в процессе конденсации водяного пара.

Трудности, возникающие при осуществлении  метода:

Основной сложностью является определение  площади теплообмена, которая должна обеспечить конденсацию парогазовой смеси при заданном расходе охлаждающей воды с заданной её температурой. Интенсивность конденсации парогазовых смесей обусловлена: изменением по высоте скорости парогазового потока и плотности орошения; диффузионными процессами на границе раздела пар – жидкость; влиянием поперечного потока вещества на гидродинамику плёнки; возможностью уноса жидкой фазы в поток пара и срыва плёнки парогазовым потоком –  это сложные факторы, определяющие интенсивность тепломассоотдачи, и которые проявляются в зависимости от геометрических характеристик трубного пучка конденсатора.

Достоинства метода и установки:

• Уменьшение вредного воздействия на атмосферу содовой пыли и дурнопахнущих серосодержащих газов. Так как  эффективность пылеуловителя 95 – 99 %.
• Уменьшение наличия водяного пара в парогазовой смеси, что облегчает её очистку.
• Возврат в производство ценного химического компонента – карбоната натрия.
• Возможность использования тепла конденсации. Охлаждающая вода, проходя по трубам конденсатора, подогревается до температуры требуемой в технологическом цикле.
• Для транспортировки выбросов по межтрубному пространству конденсатора можно пользоваться самотягой вытяжной трубы, предусмотренной в технологии растворения плава, так как поверхностный конденсатор обладает низким гидравлическим сопротивлением.

 

Очистка сбросов в  гидросферу с ЦБК.

Наиболее эффективным следует  считать включение в технологический  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 %.

 

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-целлюлоза	Целлюлоза %
Мягкая          древесина.	0.4	27.8	24	41
Твёрдая             древесина.	0.3	19.5	35	39
Солома           злаков.	6.6	16.7	28.2	39.9

   

Физические характеристики лигнина.

• Удельная масса – 0.2 ÷ 0.3 г/см³.
• Влагоёмкость – 300 ÷ 450 %
• Кислотность – 1.9 ÷ 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, увеличивающий воздухопроницаемость и пористость, улучшающий структуру и другие физико-химические свойства почв. Лигнин используют при выращивании съедобных грибов, используют в качестве сорбента азот-фиксирующих бактерий, а также используется в качестве компоста в сельском хозяйстве.

В утилизации лигнин используется в  составе органо-минеральных удобрений (наличие в шламовых отходах ростовых факторов, а также макро- и микроэлементов позволило рекомендовать их в  качестве составных частей органо-минеральных удобрений). Органо-минеральные удобрения способны адсорбировать хлор и сульфат ионов, содержащихся в почве. Повышать накопление почвой азота, фосфора и калия.

Различные виды лигнинов в почве  под воздействием почвенных бактерий постепенно превращаются в гумусовые вещества, которые способствуют плодородию почвы. Применяют также аммонизированный лигнин, где часть азота (25%) находится в виде сульфат аммония, а 75% азота химически связано с лигнином, поэтому он обладает пролонгированным характером действия. При внесении в почву он быстро не вымывается, а усваивается растениями постепенно, по мере разложения лигнина микроорганизмами до низкомолекулярных соединений. Почва обогащается микро- и макроэлементами. Активируются микробиологические процессы, за счёт чего повышается плодородие почвы.

 

Проблемы, связанные с переработкой макулатуры на целлюлозно-бумажных комбинатах.

 

Применение ресурсосберегающих технологий, каковыми являются и переработка  отходов ЦБК и переработка  макулатуры, кроме положительных моментов связанных с уменьшением потребления лесных ресурсов, имеет и свои отрицательные стороны. Прежде всего, это связано с включением новых технологических циклов на предприятии, применением необходимых по технологии вредных химических веществ, а также отходы появляющиеся в процессе переработки макулатуры.

Процесс переработки  макулатуры в бумагу включает в себя следующие стадии обработки: роспуск, очистка при высокой концентрации, предварительное сортирование, флотация, очистка от тяжёлых включений, тонкое сортирование с удалением лёгких инородных включений, сгущения на дисковом фильтре и винтовом прессе, диспергирования, окончательной флотации и последующего сгущения товарной массы на двухсеточном прессе, с последующей сушкой массы для внутреннего пользования на винтовом прессе с последующей передачей на хранение. Белизна 60 %, зольность 4%. Из-за присутствия в макулатурной массе смоляных веществ необходимо применять шлицевые сортировки и центриклиперы.

Макулатуру распускают гидроразбавителем высокой концентрации с добавками химикатов Н₂О₂ - 1%, NaOH - 0.75%, NaSiO₃ - 1.25%, ДТПА - 0.25%, жирные кислоты - 0.08%, также присутствуют NH и OH. Причём данные приведены для лучшей на данный момент технологии. При переработке на  формовочных тканях и прессовых частях выпадает осадок полимерные компоненты («клейкие осадки»), но также много химикатов образуется при смывке типографской краски - 30% минеральных веществ (глина, тальк, диоксид титана); 20% канифоли, жирные кислоты и их производные; 20% полимерные материалы; 7% углеводородных масел; остальное - волокна и неидентифицированные материалы. В осадках обнаружено значительное количество мыл. Возникла проблема механических (накипь) и биологических (смолы и слизь) отложений на оборудовании и трубопроводах. В общем, отходы при переработке макулатуры составляют 16% (сухие вещества) из них 50% горючие вещества. Зола и отходы процесса смывки типографской краски содержат тяжёлые металлы. А при сжигании отходов переработки макулатуры выделяются хлорорганические вещества, также оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.