CC BY
87УДК 628.3
Э.К. Федорова, Н.Г. Бильченко
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Целлюлозно-бумажные предприятия (ЦБП) - интенсивные загрязнители окружающей среды. Несмотря на достигнутые успехи и очистке сточных вод ЦБП, проблема утилизации отходов их предприятий не становится менее острой. Сегодня необходимо решать вопросы рационального использования волокнистых отходов, образующихся на ЦБП.
Ключевые слова: целлюлозно-бумажные предприятия; сточная вода; очистка сточных вод; древесно-волокнистые плиты; волокнистые отходы.
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.
При работе ЦБП образуются волокнистые отходы различных фракций и состава, в частности мелко - и крупно волокнистые отходы. Крупно волокнистые отходы, к которым относятся некондиционная древесная масса и древесное волокно (спутанные, слипшиеся волокна), нельзя использовать в бумажном производстве. Такие отходы частично утилизируются при изготовлении древесно-волокнистых плит (ДВП), однако это связано с токсичными связующими-ся смолы), что не оптимально. Мелковолокнистые отходы, главным образом короткие волокна целлюлозы, не задерживаются на сетках бумагоделательных машин и со сточными водами поступают на очистные сооружения ЦБП. После извлечения из сточных вод влажные мелковолокнистые отходы в виде так называемого скопа попадают в шламонакопители [1].
Волокнистые отходы ЦБП представляют собой ценное сырье, которое можно переработать и с помощью предлагаемого авторами технологического процесса. В результате народное хозяйство получит столь необходимые фильтровальные материалы.
Потребность народного хозяйства в фильтровальных материалах постоянно возрастает по целому ряду причин. Во-первых, для современного промышленного производства и новых технологий требуются промышленные фильтры широкого ассортимента. Во-вторых, ужесточение требований к очистке атмосферных выбросов и сточных вод предприятий определяет необходимость внедрения эффективных средств тонкой очистки жидких и газообразных сред. В-третьих, загрязнение окружающей среды требует разработки фильтровальных материалов, позволяющих эффективно очищать питьевую воду и воздух.
Современные фильтровальные материалы изготавливают с использованием природных и синтетических волокон.
Фильтровальные материалы на основе природных волокон (шерстяных, хлопковых, льняных и проч.), такие, как войлок или иглопробивное полотно, недостаточно эффективны, так как для их изготовления используют грубые фракции волокна. Использование волокон для производства фильтровальных материалов экономически нецелесообразно.
Синтетические полимеры применяют для производства фильтровальных материалов как в виде волокон (штапельных волокон или мононитей), так и в виде фибридов (волокнисто-пленочных полимерных связующих) [2]. Однако производство синтетических полимеров, в частности фибридов, связано с очень высокой опасностью. Например, в производстве полигекса-метилентерефталамидных фибридов используются: гексаметилендиамин (1-й класс опасности
© Федорова Э.К., Бильченко Н.Г., 2014.
Вестник магистратуры. 2014. № 12(39). Том I
ISSN 2223-4047
по ГОСТ 12.1.005-88), гидроксид натрия (2-й класс), дихлорангидрид терефталевой кислоты (2-й класс), а одним из побочных продуктов является терефталевая кислота (1-й класс). Следовательно, организацию производства фильтров на основе фибридов едва ли можно считать прогрессивной с экологической точки зрения.
Одним из самых распространенных видов сырья, используемых для производства фильтровальных материалов, является целлюлоза. Однако при изготовлении собственно целлюлозы образуется большое количество отходов. Эти отходы и можно применять для выпуска фильтровальных материалов «ТЕФМА» [2], не уступающих по своим качествам фильтровальным материалам на основе товарной целлюлозы. Такие фильтровальные материалы можно применять вместо традиционной фильтровальной бумаги и картона в тех случаях, когда использование фильтровальных материалов на основе отходов ЦБП не противоречит санитарным требованиям.
В качестве исходных веществ используются как крупноволокнистые, так и мелковолокнистые отходы. Соотношение компонентов изменяется, во-первых, в зависимости от свойств конкретных отходов, а во-вторых, при необходимости изготовлять фильтровальный материал с определенными свойствами. Исходные компоненты хранятся в расходных емкостях, из которых загружаются в дозатор. Компоненты из дозатора и вода из расходной емкости поступают в смеситель. Из смесителя полученная суспензия перетекает в листоотливной агрегат, в котором и формируется лист фильтровального материала в условиях нестационарного гидродинамического режима. Для управления гидродинамическим режимом осаждения применяют управляющее устройство. Готовые листы фильтровального материала сушат в сушильном шкафу.
Управляя гидродинамическим режимом осаждении волокнистых компонентов, можно в широких пределах варьировать структуру фильтровального материма [3].
Пористость фильтровальною материала не постоянна, а весьма сложным образом изменяется по толщине листа фильтровального материала. Слои фильтровального материала, сформировавшиеся первыми, подвергаются действию более длительное время и в итоге оказываются менее пористыми, чем слои, осажденные позднее.
После завершения процесса осаждения слои, осажденные первыми, имеют пористость 88 - 94 сс и средний размер пор около 5-10 м. Пористость слоев, сформировавшихся последними, составляет 95 - 98 а средний размер пор - 510м. Такой фильтровальный материал следует располагать таким образом, чтобы более пористые слои были входными. Крупные частицы загрязнений, содержащиеся в фильтруемой среде, задерживанием по входных слоях фильтровального материала, а более меткие частицы, проходя через крупные поры, задерживаются в более плотных слоях фильтровальною материала. Кроме того, срок службы фильтровального материала увеличивается.
Основные характеристики фильтровального материна "ТЕФМА" приведены ниже.
Характеристики фильтровального материала "ТЕФМА"
Пропускная способность, не менее 2 10 4 м
Сопротивление продавливанию, не менее 0,2 МПа
Поверхностная плотность, 950± 300 г/м
Цвет От светло-желтого до светло-коричневого или серого
Размеры листа, 900х1000х (6 ± 2) мм
Влажность кондиционная, 15%
Фильтровальный материал «ТЕФМА» применяют; для очистки в энергетике (смазочные масла, топливо, сжатый воздух); вентиляции (воздуха от пыли и дымов в приточных, рециркуляционных и вытяжных вентиляционных системах); водоснабжении (вода производственно-технического и хозяйственно-бытового назначения); канализации (производственные и ливневые сточные воды от взвешенных веществ, нефтепродуктов и тяжелых металлов); на транспорте (моторные топлива, смазочные масла, моторный воздух); нефте - и газопереработке (нефти, природного газа и продуктов их переработки от взвешенных веществ и коллоидных примесей); металлургии (сточные воды от взвешенных веществ и тяжелых металлов); машиностроении (дымов и аэрозолей смазочно-охлаждающих жидкостей в цехах и вытяжных вентиляционных системах, сточные воды от взвешенных нефтепродуктов, тяжелых металлов и смазочно-охлаждающих жидкостей); целлюлозно - бумажной промышленности.
Фильтровальный материал "ТЕФМА" можно применять для очистки сточных вод ЦБП от взвешенных веществ и коллоидно-дисперсного лигнина (нерастворимой в воде коллоидной взвеси). Re нельзя удалить традиционными методами химической, биологической и механической очистки. Для удаления лигнина необходимо применять тонкое фильтрование. Весь технологический процесс получения и использования фильтровального материала может быть организован в совмещенном аппарате. При этом отпадает необходимость в переносе получаемой фильтровальной перегородки и в сушке фильтровального материала. Все это позволяет значительно снизить затраты энергии.
При дополнительной очистке сточных вод ЦБП фильтровальный материал "ТЕФМА" задерживает 80 - 90% взвешенных частиц целлюлозы и 60 - 85% коллоидно-дисперсного лигнина. В результате исследований было выяснено, что задерживаемые при фильтровании сточных вод ЦБП вещества являются хорошими связующими и вполне способны заменить обычно используемые в производстве ДВП фенолоформальдегидные или другие синтетические смолы. Отработанный фильтровальный материал может быть переработан по обычной технологии в прочные и экологически чистые ДВП без использования дорогостоящих и токсичных синтетических связующих.
Предложено проектное решение схемы комплексной утилизации отходов ЦБП, где предусматривается размещение цеха комплексной утилизации отходов, который связан трубопроводами с существующими очистными сооружениями ЦБП и заводом ДВП. Осадок мелких целлюлозных волокон из отстойников первой очереди очистных сооружений ЦБП в виде водной взвеси с концентрацией волокон 2-4%, поступает по трубопроводу в смеситель, расположенный в цехе комплексной утилизации отходов. В смеситель также поступает древесное волокно, получаемое на дефибрере завода ДВП. в виде водной взвеси с концентрацией волокна 2А3 с г. После добавления волы и приготовления равномерной суспензии последнюю перепускают в совмещенный агрегат формирования фильтровальной перегородки и фильтрования. Фильтровальная перегородка формируется в результате осаждения суспензии в нестационарном гидродинамическом режиме. После этого через нее пропускают сточные воды, прошедшие предварительную очистку на сооружениях биологической очистки и отстойниках второй очереди (в настоящее время эти воды сбрасывают непосредственно в окружающую среду). После того как перепад давления на фильтровальной перегородке достигнет 0,06 - 0,08 МПа. отработанный фильтровальный материал вместе с задержанными веществами размывают водой и в виде взвеси направляют на завод ДВП для переработки в ДВП но обычной технологии, но без добавления синтетических смол [4].
Технологический процесс комплексной утилизации отходов ЦБП не только позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды ЦБП, но и обеспечивает экономию средств за счет того, что при изготовлении ДВП синтетические связующие не применяются.
Библиографический список
1. Копылов В. А. Очистка сточных вод и уплотнение осадков целлюлозно-бумажного производства. М. Лесная промышленность, 1983.
2. Чаусов Ф.Ф., Германов Ю.Н., Раевская П.А. Новые фильтровальные материалы очистки воды // Экология и промышленность России. 2000. Июль.
3. Чаусов Ф.Ф., Германов Ю.Н. Производство фильтров с применением волокнисто-пленочных композиций // Химическая промышленность. - 1996. № 5
4 Погребная Е.Г., Чаусов Ф.Ф., Германов Ю.Н. Композиционные фильтровальные материалы на основе волокнистых полимерных связующих // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. М.
ФЕДОРОВА Эльмира Камиловна - студент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
БИЛЬЧЕНКО Наталья Григорьевна - доцент, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
