Проблемы утилизации лигнина и отходов целлюлозно-бумажного производства

В настоящее время к  вопросу  очистки  дурнопахнущих  парогазовых выбросов сульфат-целлюлозного  производства  существует  двоякий  подход: первое – обезвреживание с получением какого-либо ценного побочного продукта;  второе – доведение выбросов вредного вещества до санитарных норм, в лучшем  случае с рекуперацией уловленного компонента в производство.

Очистка газопылевых выбросов предусматривает  несколько иной подход.

Используют   пылеулавливающие   установки.   Современные   установки   для улавливания  серосодержащих  газообразных  компонентов,   присутствующих   в дымовых газах СРК, основаны на  абсорбционном  методе  очистки.  Различаются эти установки между  собой аппаратурным оформлением,  режимами  управления  и свойствами абсорбента, причём последние являются  определяющими  при  выборе схемы  газоочистки.  В  настоящее  время  для  промывки  дымовых  газов  СРК применяются как щёлочные, так и нейтральные растворы,  в ряде  случаев в щёлочную  орошающую жидкость  добавляются   твёрдые   вещества,   способные сорбировать и окислять серосодержащие газообразные компоненты.

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[6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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  требованиям  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 %[8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблема утилизации отходов  целлюлозно-бумажной промышленности

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[9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблемы переработки 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.