CC BY
26
раткие сообщения и обмен опытом
удк 658.26
Э.И. Гермер
Гермер Эмиль Исаакович родился в 1937 г., окончил в 1962 г. Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности, доктор химических наук, директор по новой технике, технологии и науке Северо-Западной лесопромышленной компании. Имеет свыше 160 научных трудов в области химии и технологии варки целлюлозы, в настоящее время занимается технологией, химией и катализом новых и традиционных способов делигнификации древесины.
ВОДА И ЭНЕРГИЯ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, ТРЕБУЮЩИЕ НОРМИРОВАНИЯ*
Обсуждается проблема необходимости нормирования расхода воды и электроэнергии, а также удельных сбросов загрязнений в ЦБП.
Ключевые слова: экологические характеристики, нормирование, вода, энергия.
В стадии согласования и утверждения в федеральных природоохранных ведомствах находится очень важный для целлюлозно-бумажной промышленности (и промышленности вообще) проект «Разработка и реализация системы технологического нормирования на основе наилучших существующих технологий для предприятий ЦБП России в свете стратегии устойчивого развития», выполнявшийся последние два года рядом институтов и организаций отрасли, а также системы РАН. Координатором проекта является РАО «Бумпром», генеральным подрядчиком -ЗАО «Гипробум», а СПб ОО «Экология и бизнес», как инициатор данного проекта, была утверждена основным его исполнителем.
Проект посвящен в основном проблемам экологического нормирования технологических процессов ЦБП, а его концептуальным стержнем является гармонизация российского подхода к экологическому нормированию технологических процессов ЦБП с европейским и вообще с мировым. В проекте реализуется принятый в странах ЕС принцип отраслевого нормирования с заменой действующего у нас сегодня «концентрационного подхода» (когда значения нормируемых показателей даны в виде их концентраций в сточных водах или газовых выбросах) на нор-
* В порядке обсуждения.
мируемые показатели в виде удельных величин (кг или м3/т продукции), характерных для данного производства (целлюлоза, механическая масса, бумага и т.п.) данной отрасли при его соответствии современному техническому уровню (т.е. при его функционировании на основе использования достаточно высокой доли наилучших существующих технологий (НСТ)).
Кроме того, действующее сегодня у нас нормирование по явно избыточному числу преимущественно индивидуальных веществ предлагается заменить на небольшой ряд (например для сточных вод это 5-6 против 23) интегральных показателей, нормирование по которым, как показала многолетняя европейская практика, позволяет обеспечить высокий уровень защиты природы и населения от экологического давления со стороны промышленных предприятий (параллельно также осуществляется мониторинг (но не нормирование) вредных соединений, наиболее характерных для данного производства, а также учитывается адаптационная емкость конкретного водоприемника в отношении каждого из этих веществ). Для случая интегрированного предприятия (например для ЦБК) новая для России система нормирования учитывает не его характер в целом, а характер и производительность всех входящих в его состав основных производств (наличие на ЦБК производств беленой сульфатной целлюлозы, бумаги и/или картона разного назначения, ТММ и т.п.), а также наличие побочных производств.
Согласно проекту, показателями, принятыми при нормировании сточных вод, являются ХПК, БПК5, АОХ, общее количество взвешенных веществ, ^бщ, Робщ, а для газовых выбросов - суммарная газообразная сера, NOx, пыль. Эти показатели используются для нормирования в ЦБП в странах ЕС и ряде других про-мышленно развитых стран.
Однако СПб ОО «Экология и бизнес», как основной разработчик новых нормативов, пошла несколько дальше своих зарубежных коллег, занимающихся аналогичными проблемами, приняв во внимание некоторые реалии российской действительности в ЦБП и дополнительно сделав нормируемыми показателями расход сточных вод, коррелирующийся с расходом свежей воды, и энергии. Это решение нашло поддержку у группы выполнения данного проекта, имеющей в своем составе не только руководителей РАО «Бумпром», ЗАО «Гипробума», ВНИИБа, представителя крупнейшей российской компании отрасли «Илим Палп Энтер-прайз», но и руководителей ведущих НИИ и природоохранных организаций Северо-Запада РФ. Необходимо отметить, что эти показатели уже относительно давно рассматриваются не только с позиций ресурсо- и энергопотребления (или энергосбережения), но и с экологических позиций, являясь той точкой, где эти две важнейшие проблемы пересекаются.
Хотя за рубежом также придают большое значение проблеме снижения расхода свежей воды и энергии (Rеfеrenсе Dосиmеnt оп Веst Тесhniqиеs in the Ри1р а^ Рареr Industry изданный Intgration РоПШ:юп Рrеvеntiоn аМ Соп^о1), по-видимому, благодаря более высокой производственной и экологической культуре, сформировавшейся там за последние десятилетия, в странах ЕС и других промыш-ленно развитых странах обсуждаемые показатели не нормируют, полагаясь только на стремление руководства каждого предприятия минимизировать свои производственные затраты и на природоохранные обязательства предприятий. Однако в списке НСТ, предлагаемых в этом европейском сборнике для каждого основного производства, имеется большое количество технологий, преимущественно направленных на сокращение расхода свежей воды и энергии. Расширенный перечень таких технологий приведен и в сборнике НСТ упомянутого выше российского проекта,
являющегося его первой частью. Чистая вода с усилением техногенного воздействия человека на природу становится все более ценным природным ресурсом, нуждающимся в охране, бережном отношении и контроле потребления. О нарастающем дефиците питьевой воды в странах и регионах планеты, в том числе еще недавно вполне благополучных в этом отношении, теперь общеизвестно. Вот почему регулирование потребления воды стало актуальнейшей природоохранной задачей. Проблема свежей воды остро стоит и в ряде промышленных регионов России, где расположено большинство предприятий ЦБП. Эта отрасль является одним из основных как потребителей, так и загрязнителей воды - на нее приходится свыше 20 % загрязненных сточных вод всей российской промышленности.
Удельные расходы свежей воды на отечественных предприятиях ЦБП, а соответственно, и количество сточных вод существенно выше, чем на средних европейских предприятиях того же профиля. Завышенные объемы расхода свежей воды в значительной степени обусловлены у нас невысокой культурой производства, недостаточным использованием оборотных вод и, к сожалению, безответственным отношением к природным ресурсам. Этому также весьма способствует существующая система нормирования загрязнений в сточных водах по их концентрации, вследствие чего на некоторых предприятиях проблему завышенного содержания отдельных компонентов в стоках решают разбавлением последних свежей водой перед сбросом в водоприемник, что существенно повышает как расход свежей воды, так и объем сточных вод.
Проиллюстрируем проблему количественными показателями.
При производстве целлюлозы на российских ЦБК удельное потребление свежей воды, а следовательно, и объем сточных вод (который обычно на 10 ... 15 % ниже) мало зависят от вида производства (сульфатное или сульфитное) и от того есть стадия отбелки или нет, поскольку величины этих показателей, к сожалению, усредняются за счет многих субъективных факторов, которые на нормально работающих зарубежных предприятиях отсутствуют или несущественны. Для российских ЦБК можно только отметить, что лучшие из них работают с удельным расходом свежей воды примерно 100 ... 150 м3/т воздушно-сухой целлюлозы (далее в. с. ц.), а худшие - 200 ... 300 м3/т. В то же время, по данным ГРРС, среднегодовой удельный объем сточных вод после биологической очистки для средних и крупных европейских предприятий, производящих беленую сульфатную целлюлозу, еще в конце 90-х годов прошлого века находился в интервале 15 ... 70 м3/т в. с. ц., составляя в среднем 48 м3/т, и при среднем уровне использования НСТ не должен превышать 30 ... 50 м3/т в. с. ц. В обсуждаемом российском проекте в качестве норматива при производстве беленой сульфатной целлюлозы принята величина 50 м3/т в. с. ц., которая соответствует верхней границе, допустимой для среднего по техническому уровню аналогичного европейского предприятия. С учетом упомянутого выше превышения расхода свежей воды над количеством сточных вод, его величину можно считать соответствующей нормативному сбросу стоков, если она составит около 55 ... 57 м3/т в. с. ц.
Аналогичный подход - ориентирование на верхнюю границу интервала, которому соответствуют средние по уровню европейские предприятия ЦБП, - осуществлялся при нормировании расхода свежей воды, энергии, а также других нормируемых экологических показателей сбросов и выбросов. Нормативные значения объема сточных вод при производстве других основных видов продукции ЦБП, принятые в проекте, выглядят следующим образом: для сульфитной небеленой и беленой целлюлозы - соответственно 70 и 65 м3/т в. с. ц., для древесной массы и
ТММ - 20 м3/т в. с. в., ХТММ - 30 м3/т в. с. в., для макулатурной массы, механически очищенной и облагороженной (с удалением печатной краски), - соответственно 6 и 15 м3/т абс. сухой массы. Для производства бумаги и картона в нормах имеется достаточно детальное разделение по отдельным видам продукции с учетом ее весьма широкой номенклатуры. Несколько обобщенно и для самых основных видов данной продукции эти значения выглядят следующим образом: для газетной, писче-печатной, обойной бумаги - 12 ... 15 м3/т; для печатной легко мелованной, а также для санитарно-гигиенической бумаги - 20 м3/т; для мешочной бумаги, бумаги для гофрирования - 8 м3/т в. с. ц.; для картона - 6 ... 12 м3/т, где верхняя граница интервала относится к мелованному коробочному картону. Эти данные показывают, что российским предприятиям необходимо еще серьезно и много работать в плане сбережения такого ресурса, как вода. В частности, сегодня на производство большинства видов бумаги у нас расходуется примерно 25 ... 40 м3/т, а иногда и более.
В последние десятилетия потребление энергии, напрямую сопряженное с ее производством, также стало одной из важных экологических характеристик, поскольку выработка энергии приводит к выбросу в атмосферу миллионов тонн углекислого газа, диоксида серы, оксидов азота и других вредных соединений, если энергия производится из ископаемых топлив и продуктов их переработки или с рядом серьезнейших и практически пока неразрешимых проблем, как в случае использования для выработки электричества и тепла атомной энергии. Исключением, как известно, является лишь использование в качестве топлива древесины, поскольку в данном случае выделяемое при ее сжигании количество диоксида углерода соответствует его количеству, потребляемому из атмосферы при росте деревьев. Однако доля биоресурсов в общем производстве энергии для промышленности еще весьма и весьма невелика. Таким образом, необходимость сбережения энергии с экономической точки зрения, крайне обострившаяся в последние годы, полностью согласуется с требованиями экологии. Поэтому для усиления работы предприятий российской ЦБП в направлении энергосбережения, кроме экономического стимула, связанного с высокой стоимостью топлива, значительную роль должно сыграть нормирование расхода энергии. Тем более, что, несмотря на экономические стимулы, в этом вопросе в российской ЦБП далеко не все в порядке. В частности, по данным Шведского агентства по защите окружающей среды завод небеленой сульфатной целлюлозы мощностью 250 тыс. т/год при эффективной его работе на основе НСТ позволяет получать около 5,5 ГДж /т в. с. ц. тепловой и около 160 кВт • ч/т в. с. ц. электрической избыточной энергии, что составляет соответственно около 40 и 30 % энергии, расходуемой на основное производство; производство беленой сульфатной целлюлозы в состоянии полностью обеспечить себя электроэнергией (без избытка) и выработать около 4,7 ГДж/т в. с. ц. избыточной тепловой энергии. К сожалению, в России не существует ни одного сульфат-целлюлозного производства, которое пусть хотя бы без избытка, но полностью обеспечивало бы себя тепловой и электрической энергией.
На большинстве российских предприятий ЦБП удельные расходы энергии сегодня еще заметно выше, чем на аналогичных зарубежных. Как и при нормировании других показателей, в проекте при разработке нормативного значения расхода энергии за основу были приняты, главным образом, результаты работы средних европейских предприятий соответствующего профиля и рекомендации экологических международных организаций.
Ниже приведены удельные (на 1 т продукции) значения расхода тепловой и электрической энергии при производстве: сульфатной небеленой и беленой целлю-
лозы - соответственно 13,5 и 14,5 ГДж, 520 и 800 кВт • ч; сульфитной беленой и небеленой целлюлозы - соответственно 17,2 и 18,0 ГДж/т, 650 и 800 кВт • ч; механических масс - 5,8 ГДж (без учета рекуперируемой энергии), соответственно 1500 кВт • ч - ДДМ и ДЦМД, 1800 и 2400 кВт • ч - для ТММ, ХТММ и БХТММ (большее значение относится к степени помола массы выше 40 °ШР); макулатурной массы - 1,0 ГДж , 250 и 500 кВт • ч - соответственно для механически очищенной и при удалении печатной краски. При производстве бумаги и картона удельный расход тепловой энергии колеблется в зависимости от вида продукции в интервале 6,5 ... 9,0 ГДж, где верхняя граница относится к производству крафт-лайнера и мелованного картона, а удельный расход электрической энергии - от 550 ... 650 до 800 . 850 кВт • ч (большее значение для легко мелованной, а также мешочной бумаги).
С учетом реальной обстановки в отрасли предполагается, что предприятия будут снижать потребление свежей воды и энергии по мере внедрения соответствующих НСТ в течение ряда лет в зависимости от их производственных и экономических показателей и возможностей.
СПБ ОО «Экология и бизнес» Поступила 21.01.05
E.I. Hermer
Water and Energy as Ecological Characteristics of Production Processes Requiring Norm-setting
The problem of need for rationing water flow and electric power consumption and rate of pollution discharge in pulp-and-paper industry is discussed.
