Очистка сточных вод целлюлозно-бумажных заводов

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе взаимодействия человека с окружающей средой на первый план выдвигается вопрос устойчивого развития регионов и страны в целом, который можно решить путем резкого сокращения потребления природных ресурсов и энергии связи с постоянным увеличением водопотребления во многих странах мира все настойчивее выдвигаются требования рассматривать потребляемую воду

как общенациональное благо, имеющее стоимостное выражение, и включать расходы на водопотребление непосредственно в производственные издержки, влияющие на стоимость продукции. В то же время наблюдается тенденция к усилению контроля за очисткой сбрасываемых стоков путем разработки норм сброса и законодательных актов.

Целлюлозно-бумажная промышленность является одним из главных потребителей чистой воды. Например, расход воды на выработку одной тонны бумаги, включая производство полуфабрикатов, составляет 100 - 1500 м. Следует отметить, что при производстве целлюлозы и бумаги в сточные воды попадает большое количество минеральных и органических веществ. Например, только в процессе получения волокнистого сырья в раствор переходит 37 - 1708 кг органических веществ на 1 т волокна, которые при отсутствии системы очистки сточных вод попадают в водоемы. Сточные воды целлюлозных заводов содержат также взвешенное волокно за счет промоев при промыве, сортировании целлюлозы и многократных процессов разбавления и сгущения.

Особое место в стоках сульфатно-целлюлозного производства занимают конденсаты выпарного и варочного цехов, в которых почти нет минеральных и взвешенных веществ. Однако в них содержится значительное количество фенолов и сернистых соединений, и поэтому они являются наиболее токсичными стоками с высоким показателем биологического потребления кислорода.

Разнообразие видов загрязнений и их концентраций привело к необходимости создания сложных, многостадийных схем и разнообразных систем очистки воды.

Применение мембранной технологии в целлюлозно-бумажной промышленности

Внутрицеховые системы очистки с помощью ловушек, фильтров и т.д. позволяют очищать стоки в основном от взвешенных веществ. Остальная часть загрязнений поступает на общезаводские очистные сооружения, которые оснащены оборудованием для механической, биологической и химической очистки.

Для механической очистки широко применяется отстаивание, фильтрация и флотация. Этими методами удаляют в основном взвешенные вещества, причем на контактных осветлителях степень очистки составляет 98 - 99 %. Биологическая очистка, осуществляемая в аэротенках, позволяет снизить БПК5 на 88 -90 %.

Применение химической очистки после биологической уменьшает цветность воды с 2000 - 2500° по платиново-кобальтовой шкале до 50 - 100°, а БПК 5 - с 10 - 25 до 3 - 5 мгОз/л. Однако при химической очистке происходит образование большого количества осадка, обезвоживание которого представляет определенную трудность. Кроме того, метод химической очистки стоков требует больших капитальных и эксплуатационных затрат, а применяемые реагенты дороги и дефицитны.

Как уже отмечалось, очистка сточных вод целлюлозно-бумажных заводов осуществляется в несколько стадий, однако качество очищенной воды не всегда соответствует нормам на повторное использование ее в производстве.

В настоящее время в нашей стране все предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, в том числе и Байкальский целлюлозный завод, работают с забором свежей воды.

Рис. 1

Для очистки сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий применяют различные методы, в том числе мембранные. Мембранные методы позволяют решать вопросы очистки воды и одновременно осуществлять концентрирование и извлечение из сточных вод ценных растворенных веществ, а также очищать воду от бактерий и взвешенных веществ, органических и неорганических компонентов.

Очищенную с помощью мембранных процессов воду можно использовать в замкнутых оборотных схемах производства (см. таблицу). В качестве мембран для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации применяют различные полимерные и неорганические пористые материалы, обладающие свойством селективной проницаемости к компонентам растворов [1].

На рис. 1 приведена схема очистки воды после стадии промывки, которая присутствует во всех технологических процессах производства целлюлозы. В предлагаемой схеме слабый щелок поступает на мембранный аппарат. Полученный концентрат объединяют с крепким щелоком для дальнейшей регенерации и утилизации, а очищенную воду возвращают в технологический процесс. Использование обратноосмотической очистки воды после стадии промывки целлюлозы позволит снизить расход свежей воды на 4,5 - 6 м на тонну продукции. В результате использования такой схемы снижается нагрузка на очистные сооружения, поскольку полностью исключаются поступления слабого щелока в сточные воды предприятия.

На рис. 2 представлены действующая и предлагаемая технологические схемы уничтожения черного щелока на Балахнинском целлюлозно-картонный комбинат. Преимущества предлагаемой схемы заключаются в следующем: повышается концентрация черного щелока, поступающего на стадию выпаривания, что обеспечит значительное снижение общих затрат на его уничтожение. Кроме того, применение мембран с невысокой селективностью позволит снизить концентрацию минеральных веществ в концентрированном черном щелоке, который из мембранного аппарата поступает на выпаривание, а затем на сжигание. Одновременно можно добиться снижения содержания минеральных веществ в продуктах сжигания, что позволит получать при сжигании черного щелока активированный уголь, который может быть использован для очистки фенольных сточных вод.

С целью выделения, концентрирования и фракционирования лигносульфонатов для дальнейшей их переработки или утилизации необходимо разработать более сложные технологические схемы, в которых следует предусмотреть возможность ультрафильтрационной и обратноосмотической обработки сточных вод. Такие схемы обеспечивают фракционирование лигносульфонатов по молекулярным массам и повышение концентрации высокомолекулярной части лигносульфонатов до 45 %.

При сульфитном производстве целлюлозы на магниевом основании концентрат после мембранной установки следует нейтрализовать (см. рис. 2), пропуская его через слой кускового брусита (минерала подкласса гидрооксилов Mg(OH)2) [Пат. 2141017 РФ].

При упаривании нейтрализованного до рН = 6 + 7 щело ка в конденсат попадает на 87 - 96 % меньше диоксида серы и летучих органических кислот. Это уменьшает потери серы при утилизации щелока и загрязнение конденсата выпарки, а также снижает нагрузку на очистные сооружения предприятия и, следовательно, позволяет сделать производство более экологически чистым, экономить большие объемы воды, тепло и электроэнергию.

Рис. 2

Методы обратного осмоса и ультрафильтрации наиболее целесообразно применять при создании локальных установок обработки сточных вод. Такой подход позволяет решить задачу очистки стоков целлюлозно-бумажной и других водопотребляющих отраслей промышленности и достичь гораздо более высокой степени "замкнутости" систем водопользования. Наибольшая эффективность применения мембранных методов обеспечивается, как правило, в сочетании с традиционными методами обработки сточных вод.

 Скачать реферат