CC BY
16
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 10 / 2019
УДК 676.088
Бахтин А. В. к.т.н, доцент Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
АНАЛИЗ РЕКИ ФОНТАНКИ КАК ИСТОЧНИКА ВОДЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОСОРТНЫХ ВИДОВ БУМАГИ
Аннотация
Статья посвящена анализу качества воды реки Фонтанки для задач бумагоделательной промышленности. Определены основные требования к качеству технической воды. В статье изложены результаты наблюдений за состоянием природной воды, анализ загрязнений и методов их контроля и устранения, а также оценка их влияния на процессы, возникающие при производстве бумаги.
Ключевые слова:
показатели качества технической воды; процесс очистки воды; река Фонтанка; бумагоделательные машины; мутность; цветность; жесткость; окисляемость;
Bakhtin Andrey Vladimirovich
Graduate School of Technology and Energy SPbSUITD St. Petersburg, Russian Federation
ANALYSIS OF THE FONTANKA RIVER AS A WATER SOURCE FOR THE PRODUCTION
OF HIGH-SPORT TYPES OF PAPER
Abstract
The article is devoted to the analysis of the water quality of the Fontanka River for the tasks of the paper industry. The basic requirements for the quality of industrial water are identified. The article presents the results of observations of the state of natural water, analysis of pollution and methods for their control and elimination, as well as an assessment of their impact on the processes that occur during paper production.
Keywords:
technical water quality indicators; water purification process; Fontanka river; paper machines;
turbidity; color rigidity; oxidizability;
Вода используется в течение всего процесса производства бумаги для перемешивания волокон и для растворения добавляемых в композицию бумаги материалов. Также вода используется для питания паровых котлов, охлаждения и промывки оборудования.
Концентрация бумажной массы, поступающей из напорного ящика на сетку бумагоделательной машины в зависимости от вида бумаги и ее массы, составляет от 0,1 до 1,0 %. Таким образом на 99,0 -99,9% бумажная масса может состоять из воды.
В таблице 1 представлены требования к качеству технической воды при производстве высокосортных бумаг, в том числе и по зарубежным данным (TAPPJ). Вода реки Фонтанки является мягкой, пресной, почти нейтральной, средней цветности, малой мутности и слабо минерализована. Особенностью реки Фонтанки являются сезонные колебания состава воды, особенно четко проявляющиеся в изменении таких показателей ее качества, как мутность, цветность, щелочность, жесткость, температура. Значения показателей с 1 по 7 выполняются при колебании расхода очищенной воды 420 - 830 м 3/час и при использовании только отечественных химикатов.
Поступление в реку Фонтанку талых и дождевых вод приводит к резкому увеличению количества взвешенных веществ, бактериальной загрязненности и цветности воды. Одновременно уменьшается щелочность и жесткость воды. Попадание грязи со снегом и дождем, гниющих листьев во время листопада
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 10 / 2019
ведет к заражению воды микроорганизмами. Микроорганизмы могут заноситься в бумажную массу с технической водой, а также с полуфабрикатами.
Ощущение скользкости при прощупывании внутренних стенок сооружений и каналов водостанции, трубопроводов, бассейнов, надсеточных ванн, напорных ящиков и другого оборудования на бумажной фабрике указывает на присутствие слизи. Наросты слизи могут достигать таких размеров, что они отрываются от места прикрепления и попадают вместе с массой на бумагоделательную машину, забивая сетку и вызывая обрыв полотна бумаги.
Таблица 1
Сравнение требований к качеству воды при производстве высокосортной бумаги
Показатели Вода р. Фонтанки Вода техническая очищенная Требования TAPPJ к воде
1. рН 6,5 - 7,5 6,0 - 7,0
2. Цветность, ед. ПКШ 45 -65 не более 10 5
3. Окисляемость по КМп04 , мг/л 30 - 50 не более 25
4. Железо, Ее, мг/л 0,25 - 0,47 не более 0,1 0,1
5. Взвешенные вещ-ва, мг/л (при 110°С) 0,2 - 15,0 не более 2,0
6. Содержание остаточн. хлора, мг/л 0,3 - 0,5
7. Щелочность, мг-эк/л 0,35 - 0,65 0,1 - 0,18
8. Прозрачность по "кольцу", см не менее 41
9. Прозрачность, колориметрич. труба серебристая без мути
10. Цветность по "кружку" желтизна не допускается
Как показывает практика, чрезмерный рост микроорганизмов в водопроводящих системах водоочистной станции и фабрики выражается в слизеобразовании и коррозии. Это нарушает производственный процесс, изготовленная бумага становится непригодной для использования.
Ощущение скользкости при прощупывании внутренних стенок сооружений и каналов водостанции, трубопроводов, бассейнов, надсеточных ванн, напорных ящиков и другого оборудования на бумажной фабрике указывает на присутствие слизи. Наросты слизи могут достигать таких размеров, что они отрываются от места прикрепления и попадают вместе с массой на бумагоделательную машину, забивая сетку и вызывая обрыв полотна бумаги.
Образование слизи приводит к забиванию сеток и сукон, мешает формованию бумаги, снижает ее прочность и внешний вид (пятна), создает запах в системе (результат загнивания слизи и выделения сероводорода), способствует росту анаэробных бактерий, вызывающих коррозию, сокращает эффективный диаметр трубопроводов.
Слизь состоит из смеси микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, волокон и мелких включений массы. Сама слизь обычно содержит какой-нибудь вид гемицеллюлозы (левулан, галактан, арабан и др.).Наиболее благоприятной для развития слизи является температура в пределах 20 - 40°С . При температуре ниже 20 и выше 40°С слизеобразовние заметно уменьшается. В бумажном производстве наиболее сильное образование слизи наблюдается в летнее время. Наиболее благоприятна для слизеобразования среда с рН=3 -8, которая как раз и является характерной для потоков воды и массы на бумажной фабрике. При загнивании слизи образуется сероводород, который вызывает коррозию металлических частей оборудования, получающийся при этом FeS окрашивает слизь в серый цвет. В летний период на бумагоделательных машинах преобладают бактериальные обрастания, зимой - грибковые.
Вода из реки Фонтанки содержит взвешенные вещества. Если они диспергированы настолько, что диаметр частиц равен нескольким микронам, то их называют мутью. Для воды реки Фонтанки мутность составляет в среднем 25-30 мг/л, при этом следует учитывать возможные сезонные колебания.
Наличие взвешенных веществ в очищенной технической (производственной) воде не допускается, так как они понижают цветность, белизну и прочность бумаги, повышают зольность бумаги.
Цветность воды, т. е. ее окраска, обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, белково- и углеводоподобных соединений, входящих в состав живых и растительных организмов, населяющих воду и являющихся продуктами их жизнедеятельности или распада.
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 10 / 2019
Мягкие воды с небольшой щелочностью обычно характеризуются высокой цветностью. Причиной цветности являются соли железа, содержащиеся в воде. Волокна целлюлозы сильно адсорбируют как органические окрашивающие вещества, так и соединения железа. Кроме того, все соединения могут коагулироваться и осаждаться на целлюлозе, что приводит заметному снижению белизны целлюлозы, а, следовательно и бумаги. Растворенные органические вещества могут также причинять затруднения при обработке воды, препятствуя коагуляции взвешенных веществ. Показатель цветности измеряется путем сравнения образцов воды со стандартным цветным раствором.
Общая щелочность и рН являются важными показателями воды и для проведения процессов ее очистки и по влиянию на технологию производства бумаги (проклейка, окраска, степень улавливания волокна и пр.) и коррозию оборудования. Определение показателя щелочности очищенной воды является методом контроля процесса коагуляции. От величины щелочности исходной (сырой) воды зависит доза коагулянта.
Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния и выражается в мг-экв/л. Различают карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды. Некарбонатная жесткость считается постоянной, потому что она не исчезает при кипячении. Жесткая вода причиняет затруднения при проклейке бумаги, иногда препятствует проклейке бумаги.
Жесткая вода нежелательна для котлов, кипятильников и теплообменников, так как она образует накипь, затрудняя теплообмен. Вода реки Фонтанки мягкая и содержит соли жесткости в количестве до 1,0 мг- экв/л.
Окисляемость воды (т.е. количество кислорода в мг/л, эквивалентное расходу окислителя, необходимого для окисления примесей в данном объеме), обуславливается присутствием органических и некоторых легкоокисляющихся неорганических примесей, таких как железо (II), сульфиты, сероводород и др. Резкое повышение окисляемости воды свидетельствует о ее загрязнении сточными водами, поэтому по величине окисляемости природной воды можно судить о ее гигиенической характеристике. Значение окисляемости ограничивается для питательной воды котлов, т.к. вызывает ее вспенивание, ограничивается для охлаждающей воды из-за возможного биообрастания труб и аппаратуры, лимитируется для воды, используемой в производстве бумаги.
Повышенное значение отношения цветности к окисляемости указывает на преобладание в воде устойчивых гумусовых веществ болотного происхождения, а пониженное - о преобладании гумусовых веществ планктонного происхождения. Окисляемость воды после коагулирования, флотации и фильтрации снижается меньше, чем цветность.
От температуры зависит вязкость жидкости, а, следовательно, и сила сопротивления частиц в процессах их очистки. Температурный показатель воды реки Фонтанки зависит от сезона и может колебаться в пределах от 0 до 25 °С. Если температура воды снижается, то процессы коагуляции и флотации протекают более медленно и резко тормозятся при температуре ниже 10°. С другой стороны, высокая температура может стимулировать значительный рост планктона, что вызывает трудности в работе очистных сооружений. С уменьшением температуры воды расход коагулянта значительно возрастает.
© Бахтин А.В., 2019
