Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии - (билеты)

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
    Измельчитель спецмакулатуры.
    Дозатор полимерного связующего.
    Накопительный бункер для измельчённой спецмакулатуры.
    Дозатор измельчённой макулатуры.
    Дозатор антисептика и антипирена.
    Смеситель.
    Складской бункер.
    Формующее устройство.
    Установка для подачи нижнего листа бумаги.
    Установка для подачи верхнего листа бумаги.
    Обрезная пила.
    Задающий транспортёр.
    Устройство для подачи в пресс.
    Пресс горячего прессования.
    Устройство загрузки.
    Транспортёр разгрузки.
    Штабелеукладчик.
    Вспомогательный стол.
    Установка для обрезки длинных кромок.
    Установка для обрезки коротких кромок.
    Установка бандажирования.
    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-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 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, 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.

    Все отходы от переработки макулатуры можно разделить на:
    отходы сит и сортировок;
    шламы;
    остатки от сжигания;
    отходы бумаги;
    сточные воды

Один из методов уменьшения вредного воздействия - метод магнитной обработки для обесцвечивания макулатурной массы.

Состав концентрированной макулатурной массы 0. 3ј2%, с температурой Т=25ј65 0С, РН = 7ј11, подвергают 10 минутной магнитной обработке. Степень обесцвечивания 99. 2% и эффективная чистка от частиц краски диаметром> 200 мкм при минимальных потерях волокон.

    Определение токсичности бумаги.

В последнее время в печати уделено много времени проблемам токсичности продукции выпускаемой целлюлозно-бумажными комбинатами. Одним из методов определения токсичности образцов бумажной продукции является биологический метод определения токсичности бумаги.

Суть метода заключается в нанесении смеси биокультур (бактерии, водоросли и др. ) на исследуемый образец и контроля изменения эффективности фотосинтеза (количества для бактерий) . Применяют суспензию одноклеточных зелёных водорослей, находящихся в логарифмической фазе роста, сгущают до концентрации 100ј300 млн клеток/мл, затем полученную массу водорослей слоем 0. 5ј1 мм наносят на образец бумаги, помещают на увлажнённые беззольные фильтры и инкубируют в чашках Петри при Т=18ј27 0С в течение 4 суток, при этом через 5 минут после нанесения, и каждый час в течение первых 6 часов, один раз в сутки на протяжении 3 суток определять эффективность фотосинтеза водорослей путём снятия индукционной кривой флюоресценции после темновой адаптации. О токсичности судят по снижению эффективности фотосинтеза.

    Для примера рассмотрим следующий опыт:

Берут суспензию клеток водорослей Scenedesmus quadricauda, находящихся в фазе роста, сгущают до концентрации 100 млн клеток/мл. Затем полученную пасту водорослей слоем толщиной 0. 5 мм наносят на образец бумаги, помещают в увлажнённые беззольные фильтры и инкубируют в чашках Петри при Т=230С. Затем через указанные промежутки времени определяют эффективность фотосинтеза водорослей, путём снятия индукционной кривой флюоресценции после темновой адаптации в течение 3 минут. Испытывали следующие образцы бумаги: Финская “Верже”; бумага артикул 0101 ГОСТ 6656-76; бумага офсетная №1 ГОСТ 9094-89Е; типография №2 марка А ГОСТ 9095-83; газетная марка А ГОСТ 1341-84; обёрточная серая ГОСТ 8273-75; сигаретная ГОСТ 5709-86; писчая №1 ГОСТ 18510-87Е; тетрадная ГОСТ 13309-79; пергамент марка А ГОСТ 1341-84; мешочная №49 ГОСТ 2228-81Е; горчичная ТУ 13-730801-380-85; алигнин медицинский ГОСТ 12923-82; тампонная ТУ 81-04-240-77, обёрточная №18 ГОСТ 8273-75.

    Результат:

Токсичные (>30ј35%) - сигаретная, обёрточная №18, мешочная №49, горчичная, тампонная, алигнин медицинский.

Условно-токсичные (до 30%) - финская, писчая№1, артикул 0101, типография №2 марка А, пергамент марка А, обёрточная серая.

Нетоксичные (инертная, отличие от контроля в пределах ошибки) - тетрадная и офсетная №1.

    Список литературы.
    Конспект лекций.
    Экологические системы и приборы №2 за 2000 год.
    Экологические системы и приборы №4 за 2000 год.
    Экологические системы и приборы №6 за 2000 год.
    Экологические системы и приборы №7 за 2000 год.
    Экологические системы и приборы №8 за 2000 год.
    Экологические системы и приборы №9 за 2000 год.
    Деревообрабатывающая промышленность №3 за 1999 год.
    Деревообрабатывающая промышленность №6 за 1999 год.
    Деревообрабатывающая промышленность №3 за 2000 год.
    Экология и промышленность России (ЭКиП) №11 за 1997 год.
    Экология и промышленность России (ЭКиП) №12 за 1997 год.
    Экология и промышленность России (ЭКиП) №2 за 1999 год.
    Экология и промышленность России (ЭКиП) №11 за 1999 год.
    Экология и промышленность России (ЭКиП) №11 за 2000 год.
    Известия академии промышленной экологии №3 за 1999 год.
    Научные и технические аспекты охраны О. С. №3 за 2000 год.
    Экология промышленного производства №1 за 2000 год.
    Лакокрасочные материалы и их применение №8 за 2000 год.

Обзорная информация, серия ХМ-14 ЦИНТИ Химнефтемаш 1986 год.

    Московский Государственный Авиационный Институт
    (технический университет)
    РЕФЕРАТ
    На тему:

Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии.

    Выполнил – Агапов Д. Н.
    МОСКВА 2001 год.

Страницы: 1, 2, 3