Главная » 2014»Август»4 » Скачать Очистка сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов. Воронцов, Константин Борисович бесплатно
05:49
Скачать Очистка сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов. Воронцов, Константин Борисович бесплатно
Очистка сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов
Диссертация
Автор: Воронцов, Константин Борисович
Название: Очистка сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов
Справка: Воронцов, Константин Борисович. Очистка сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов : диссертация кандидата технических наук : 05.21.03 Архангельск, 2006 118 c. : 61 06-5/1523
Объем: 118 стр.
Информация: Архангельск, 2006
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ 7 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Современное состояние производства сульфитной целлюлозы в России
12 Состав и свойства сульфитных щелоков Строение и свойства лигносульфонатов
121 Виды сульфитных варок целлюлозы
122 Состав сульфитных щелоков
123 Свойства сульфитных щелоков
124 Строение и свойства лигносульфонатов
13 Выделение лигносульфонатов из сульфитно-щелоковых сред
14 Направления использования лигносульфонатов
141 Производство бумаги, древесных плит и фанеры
142 Лесное и сельское хозяйство ч
143 Пластификация цементов и бетонов
144 Буровая техника
145 Дорожное строительство
146 Использование лигносульфонатов в качестве связующих веществ
147 Резиновая промышленность
148 Получение полимеров
149 Связывание белков
1410 Химическая переработка лигносульфонатов
1411 Сжигание щелоков и регенерация химикатов
15 Выводы по аналитическому обзору
16 Цель и задачи исследования
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Объекты исследования
22 Методы исследования
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
31 Очистка щелоксодержащих сточных вод
311 Предпосылки к исследованию
312 Влияние рН
313 Влияние дозировки сульфата алюминия
314 Влияние последовательности внесения реагентов
315 Влияние продолжительности перемешивания
316 Влияние дозировки кальция
317 Влияние температуры
318 Оптимальные условия очистки щелоксодержащих сточных вод
319 Очистка щелоксодержащих сточных вод солями других металлов (кроме алюминия) в комбинации с известковым молоком
3110 Двухстадийная очистка щелоксодержащих сточных вод
3111 Окончательная апробация метода очистки
3112 Выводы
32 Очистка щелоков
321 Предпосылки к исследованию
322 Очистка щелока кислой бисульфитной варки
323 Очистка щелока бисульфитной варки
324 Выводы
33 Очистка сульфитно-дрожжевой бражки
331 Предварительные испытания
332 Влияние рН
333 Влияние дозировки сульфата алюминия
334 Дозировки и удельные расходы реагентов
335 Выводы
34 Изменение молекулярно-массовых характеристик лигносульфонатов сульфитно-щелоковых сред при их очистке
35 Разработка комплексной схемы очистки сульфитно-щелоко вых сред на предприятиях перед сбросом в канализацию
36 Баланс распределения кальция в потоках при очистке сульфитно-щелоковых сред Оценка возможности регенерации кальция
37 Свойства осадков лигносульфонатов и направления их утилизации
371 Свойства осадков лигносульфонатов
372 Направления утилизации осадков лигносульфонатов
373 Выводы
38 О возможных механизмах осаждения лигносульфонатов
39 Оценка технико-экономической эффективности очистки сульфитно-щелоковых сред от лигносульфонатов
Введение:
На территории Российской Федерации действуют 12 предприятий, производящих сульфитную целлюлозу. Одной из наиболее серьезных проблем сульфит-целлюлозного производства является проблема снижения сброса ЛС со сточными водами. Все предприятия осуществляют сброс ЛС в канализацию в составе ЩСВ, кроме того, некоторые предприятия не производят переработку щелока и сбрасывают щелок или СДБ в канализацию. Как известно, лигносульфонаты относятся к биохимически трудноокисляемым веществам и практически не разрушаются при биологической очистке стоков и при том, что сульфитно-щелоковые стоки подвергаются в лучшем случае лишь биологической очистке, фактически все ЛС, сброшенные в канализацию, попадают в природные водоемы. В природной воде ЛС находятся в растворенном состоянии и очень медленно разрушаются. Это приводит к серьезному загрязнению окружающей среды и отрицательно влияет на здоровье населения. Объемы производства товарных ЛСТ невысоки, что связано с ограниченными возможностями их реализации, кроме того, многие предприятия работают на устаревшем оборудовании, не обеспечивающем качественный отбор крепкого сульфитного щелока. Все это приводит к образованию больших количеств ЩСВ. Таким образом, актуальной проблемой является разработка промышленно приемлемого способа очистки сульфитно-щелоковых сред от ЛС.
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Современное состояние производства сульфитной целлюлозы в России
В настоящее время в Российской Федерации производится 5000.6000 тыс. т. целлюлозы по варке и 2000.3000 тыс. т. товарной целлюлозы в год [1-3]. Доля России в мировом производстве целлюлозы составляет около 3 % (по данным РАО «Бумпром»). При этом доля сульфитной целлюлозы от общего объема производимой целлюлозы в мире составляет 10 %, а в России - около 30 % [4].
По сравнению с сульфатной сульфитная целлюлоза имеет ряд преимуществ: более высокий выход из древесины, повышенную способность к отбелке и размолу, лучшие оптические и деформационные свойства, высокую белизну и поэтому в массовых видах бумаги (например, газетной) может быть использована в небеленом виде; в атмосферу не поступают метилмеркаптан, сероводород и другие дурнопахнущие летучие вещества, а в сточных водах отсутствуют сульфиды.
Объем производства сульфитной целлюлозы по сравнению с 1988 г. (2652 тыс. т. [5]), значительно уменьшился и по данным на 2002 - 2003 г. составил 700.800 тыс. т. [4]. Ранее в СССР работало более 30 сульфит-целлюлозных заводов, сейчас на территории Российской Федерации действует 12 таких предприятий. В таблице 1.1 приведена краткая характеристика предприятий, производящих сульфитную целлюлозу по данным [6-11] и РАО «Бумпром».
Таблица 1.1 Сульфит-целлюлозные предприятия РФ
Предприятие Производство сульфитной целлюлозы по варке в 2002 - 2005 гг., тыс. т./год Выпускаемая продукция
Котласский ЦБК 100.150 целлюлоза, бумага, кормовые дрожжи, ЛСТ
Кондопога 100.130 бумага газетная
Соликамскбумпром 70.110 бумага, картон
Цепрусс 80.110 целлюлоза небеленая, картон, ЛСТ
Сясьский ЦБК 70. 100 целлюлоза беленая и небеленая, бумага, древесно-волокнистые плиты, кормовые дрожжи, ЛСТ
Енисейский ЦБК 50.100 целлюлоза, полуцеллюлоза, бумага, картон
Советский ЦБЗ 60 целлюлоза беленая, бумага, картон, кормовые дрожжи, ЛСТ
Неманский ЦБК 70 целлюлоза, бумага
Выборгская целлюлоза 50.70 целлюлоза небеленая, бумага, картон, кормовые дрожжи, ЛСТ
Сокольский ЦБК 30.60 целлюлоза, бумага, древесно-волокнистые плиты, кормовые дрожжи
Пермский ЦБК 60 бумага, картон, ЛСТ
Туринский ЦЗ 20 бумага, картон
Большинство из представленных предприятий используют модифицированный бисульфитный способ варки целлюлозы с натриевым или магниевым основанием, часть комбинатов переходит или планирует переход с натриевого на магниевое основание (Сокольский, Неманский ЦБК). Целлюлоза кислым бисульфитным способом производится с натриевым основанием (Котласский ЦБК, Выборгская целлюлоза Советский ЦБЗ).
Только половина сульфит-целлюлозных предприятий, как следует из таблицы, осуществляют биохимическую переработку щелоков и производят товарные ЛСТ, которые в настоящее время пользуются весьма ограниченным спросом.
На рисунке 1.1 представлены существующие варианты переработки и сброса щелоков. г
Вариант 2 ?<
Щелок Биохимическая переработка СДБ
ЩСВ ч. канализацию
Сброс в канализацию
С Щелок
Вариант 3 ?<
Сброс в канализацию
Сброс в канализацию
Рисунок 1.1. Существующие варианты переработки и сброса щелоков сульфит-целлюлозными предприятиями
Согласно первому варианту, щелок подвергается биохимической переработке и затем упаривается с получением JICT, а ЩСВ, в которую переходят все сухие вещества, образовавшиеся при варке целлюлозы и не отобранные в виде крепкого щелока, направляется в канализацию. По варианту № 2, щелок биохимически перерабатывается, а образующаяся в результате такой переработки СДБ, как и ЩСВ, сбрасывается в канализацию. Третий вариант характеризуется тем, что какой-либо переработки щелока не производится вообще, и все сухие вещества древесины, перешедшие в раствор в процессе варки, попадают в канализацию. Таким образом, все предприятия сбрасывают в канализацию ЩСВ, и часть из них осуществляют сброс крепких отработанных сульфитно-щелоковых растворов - щелока и СДБ. Опасность сброса данных сред заключается в том, что они содержат значительные количества J1C и подвергаются в лучшем случае лишь биологической очистке. Лигносульфонаты, являясь биохимически трудно окисляемыми веществами (для их полного окисления требуется до 150 суток [12]), в процессе биологической очистки практически не разрушаются и попадают в природные воды. Так, в аэротенках утилизируется не более 7.8 % ЛС, при этом лигносульфонаты разрушаются в 2 - 3 раза хуже, чем сульфатный лигнин [13,14]. Попадание ЛС в водоемы приводит к снижению уровня растворенного в воде кислорода, и при высоком значении ХПК загрязненной воды отмечается низкий БПК, что указывает на наличие соединений трудно поддающихся биологической очистке [15].
Таблица 1.2 Объем сброса загрязняющих веществ с сульфитно-щелоковыми средами в канализацию
Вариант переработки и сброса (рисунок 1.1) Степень отбора, % Количество сбрасываемых в канализацию загрязнений, кг/т целлюлозы по ЛС поХПК
Вариант 1 60 70 80 160.240 120.180 80.120 280.440 210.330 140.220
Вариант 2 - 400.600 600.1000
Вариант 3 - 400.600 700. 1200
Таким образом, 20. 100 % всех JIC, образующихся в процессе варки сульфитной целлюлозы сбрасываются в канализацию. Объем ЩСВ достаточно велик и может составлять до 20.25 м3/т целлюлозы, а общая загрязненность сульфитных щелоков от 200 до 580 кг БПК5/ т целлюлозы [24]. При этом ЩСВ является источником питательных веществ: при степени отбора сухих веществ 50.70 % выработка кормовых дрожжей на ЩСВ может составлять 25.50 кг/т целлюлозы, а снижение их загрязненности - 30. .60 кг БПК5/т целлюлозы [25].
Следует отметить, что несмотря на все испытываемые предприятиями ЦБП проблемы, наблюдается увеличение расходов на природоохранные мероприятия. В 2004 г. на ОАО «Котласский ЦБК», ЗАО «Цепрусс», ОАО «Неманский ЦБК» выполнено значительное количество мероприятий по обновлению производства и совершенствованию технологий, а также начаты подготовительные работы по внедрению ресурсосберегающих технологий на основе «наилучших существующих технологий», что позволит снизить негативное воздействие данных предприятий на окружающую среду. Однако, данные мероприятия требуют значительных денежных и временных затрат и осуществляются лишь на некоторых предприятиях, поэтому не следует ожидать быстрого эффекта в плане снижения загрязнения окружающей среды.
Одним из способов снижения количества сбрасываемых в канализацию сульфитно-щелоковых сред является регенерация химикатов I путем сжигания щелоков от бисульфитной варки на магниевом основании. Переход на бисульфитную варку целлюлозы с магниевым основанием решает ряд проблем, в частности, сырьевую, так как расширяет породный состав используемого сырья, и проблему загрязнения окружающей среды. В настоящее время используется модифицированный бисульфитный способ варки целлюлозы, который отличается от традиционного пониженным значением рН процесса варки (2,1 - 2,8) и повышенной концентрацией бисульфит-ионов (в виде бисульфита связано 95 % БОг) [26,27]. Преимущество такого способа заключается в снижении продолжительности варки, увеличении выхода целлюлозы, снижении расхода реагентов. Енисейский ЦБК, ОАО «Кондопога», АО «Соликамскбумпром», ЗАО «Цепрусс», Туринский ЦЗ производят бисульфитную целлюлозу на магниевом основании. Проблема загрязнения природных вод щелоками может быть решена лишь при наличии регенерации магниевого основания. Так, например, отмечается, что Енисейский ЦБК из-за низкого технического уровня производства целлюлозы не имеет возможности использовать цех регенерации окиси магния и серы и утилизировать отработанный щелок [7,9].
Целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленности занимают лидирующее положение среди других отраслей по количеству сточных вод - 1,5 млрд м3/год, что составляет 20 % от общего количества сточных вод [4].
Таким образом, предприятия, производящие сульфитную целлюлозу являются источниками сильного загрязнения окружающей среды и, особенно, природных вод. Это связано с тем, что, во-первых, нет промышленно приемлемого способа очистки сульфитно-щелоковых сред от ЛС, который позволил бы снизить их сброс, во-вторых, не на всех заводах производится переработка щелока, в-третьих, продукты переработки щелока - ЛСТ, как товарный продукт, реализуются в очень незначительной степени, в-четвертых, многие предприятия работают на устаревшем оборудовании для отбора щелока, что приводит к образованию значительных количеств ЩСВ.
