Инновации в области сокращения сбросов целлюлозно-бумажной промышленности

Целлюлозно-бумажные предприятия – одни из самых крупных природопользователей, потребителей воздуха и водных ресурсов среди всех отраслей российской промышленности. По водоемкости целлюлозно-бумажные производства занимают 4-е место после предприятий металлургической и химической отраслей и гидроэнергетики: при производстве 1 тонны целлюлозы расходуется 250 – 500 м³ свежей воды.

В суммарных сбросах загрязненных сточных вод промышленными предприятиями доля ЦБП превышает 20%, а в общей структуре загрязнения водных ресурсов России – 7%. Образование промышленных сточных вод происходит практически при всех технологических операциях: подготовке сырья, варке, промывке и сортировке небеленой целлюлозы, отбелке и сортировке беленой целлюлозы, выпарке отработанного щелока, его утилизации или сжигании, регенерации химикатов и очистке конденсатов.

В последние годы для обеспечения международных стандартов на многих предприятиях ЦБП внедряются технологические, энергетические и экономические инновации, которые наряду с получением значительного экономического эффекта позволяют эффективно решать и экологические проблемы, в том числе сокращение сбросов.

АО «КРЕАЛ», используя опыт многолетней работы в ЦБП и свои разработки, успешно решает эту задачу комплексом мер, которые включают мероприятия по основному производству и мероприятия внедрению новых методов очистки сточных вод. По основному производству производится обследование с составлением материального баланса, на основе которого составляются и внедряются технически обоснованные удельные нормы водопотребления и водоотведения. На следующем этапе разрабатываются и внедряются рациональные схемы водопользования с применением современных технологий и оборудования. На очистных сооружениях после обследования и принятия принципиальных решений выполняется модернизация с применением технологий и оборудования фирмы «КРЕАЛ», после чего обеспечивается наладка и надежная работа очистных сооружений.

В 2002 – 2003 гг. технические разработки «КРЕАЛ» внедрены на внеплощадочных очистных сооружениях ОАО «Соликамскбумпром» в существующих аэротенках и вторичных отстойниках без строительства дополнительных сооружений, что обеспечило нормативное качество очищенных стоков, эффективную обработку и утилизацию образующегося осадка, и экономию электроэнергии.

Высокую эффективность и перспективность показали такие решения, как использование современных систем мелкопузырчатой аэрации с широкой аэрируемой полосой, размещение в аэрируемых сооружениях плоскостной загрузки, оснащение вторичных отстойников фильтрами с плавающей загрузкой.

Для обоснованного расчета реконструируемых сооружений и оптимизации их работы на Соликамском ЦБК выполнены специальные экспериментальные исследования. Целесообразность таких исследований обусловлена специфичностью состава сточных вод различных целлюлозно-бумажных предприятий. Экспериментально найдена кинетика окисления и общая потребность в кислороде на химическое окисление сернистых соединений и биохимическое окисление органических веществ сточных вод. Это позволило рассчитать для усреднителя и аэротенка необходимую кислородную производительность, расход аэрирующего воздуха и новую систему аэрации с учетом изменения объема и состава стоков при сокращении мощности варочного цеха и увеличения производства термомеханической массы. Экспериментальные данные по влиянию глубины минерализации активного ила на его способность к уплотнению и обезвоживанию легли в основу расчета минерализатора-уплотнителя. По результатам исследования фильтрационной доочистки биологически очищенных сточных вод выполнен расчет отстойника-фильтра.

Реконструкция усреднителя и аэротенка была проведена с применением аэрационной системы «КРЕАЛ», модульное исполнение которой позволяет формировать широкую аэрируемую полосу, что дополнительно повышает общую производительность по кислороду. До реконструкции аэрация производилась лишь в узкой пристеночной зоне аэротенка. После реконструкции воздух равномерно подается по всему дну аэротенка.

Внедрение аэрационного оборудования «КРЕАЛ» обеспечило нормативную очистку по БПК₅ при значительно большей производительности аэротенка. Окислительная мощность возросла в 1,7 раза при одновременном сокращении воздуха на аэрацию в 1,25 раза.

Размещение плоскостной загрузки в преаэраторе повысило эффективность удаления в нем органических веществ по БПК₅ на 35%. Дальнейшее оснащение плоскостной загрузкой аэротенков обеспечит доочистку сточных вод от органических веществ с дополнительным эффектом удаления ХПК – до 20%, БПК₅ – до 60%.

Для доочистки сточных вод от взвешенных веществ осуществлена реконструкция вторичных отстойников в комбинированные сооружения типа отстойник-фильтр.

Отстойник-фильтр имеет существенные технологические преимущества по сравнению с традиционными раздельными сооружениями отстаивания и фильтрования:

• улучшается гидродинамический режим и эффективность работы самого отстойника;
• увеличивает длительность фильтроцикла;
• исключается дополнительное потребление воды на промывку фильтра;
• повышается надежность и стабильность работы узла доочистки;
• капитальные и эксплуатационные затраты в несколько раз ниже.

На Соликамском ЦБК пять вторичных радиальных отстойников диаметром 40 м оснастили фильтрами с плавающей загрузкой, расположенными по периферийной части зоны отстаивания. Все необходимое для регенерации загрузки фильтров оборудование было смонтировано на вращающейся ферме. При работе в режиме фильтрования аэрация загрузки не производится. Осветленная в зоне отстаивания отстойника сточная вода восходящим потоком проходит через фильтрующую загрузку, фильтрат по специальному лотку отводится в существующий лоток очищенной воды. В режиме промывки производится аэрация загрузки. Это приводит ее в псевдосжиженное состояние, задержанные в теле фильтра загрязнения выносятся в зону над загрузкой и под загрузкой. Из зоны над загрузкой они откачиваются насосом на вход отстойника. Из зоны под загрузкой загрязнения оседают и удаляются вместе с остальным осадком. Длительность регенерации составляет около 1-го часа, что отвечает двум оборотам фермы отстойника. Регенерация производится не чаще одного раза в сутки.

В результате сброс взвешенных веществ сокращен более чем в 5 раз.

Для эффективного обезвоживания осадка внедрена новая схема обработки избыточного ила в минерализаторе-уплотнителе, который создан путем реконструкции существующего резервного аэротенка. Это позволило сократить количество избыточного ила по массе в 1,4 раза и улучшить его способность к обезвоживанию. Концентрация избыточного ила, направляемого в цех обезвоживания, увеличена в 2,4 раза. Доля осадка первичных отстойников в его смеси с избыточным илом возросла в 1,4 раза.

Для локальной очистки сточных вод проведены испытания пилотной установки очистки кислых конденсатов целлюлозного производства. В биореакторе, работающем в режиме хемостата, достигнута эффективность очистки по ХПК свыше 70%, по БПК₅ – свыше 87%, по фурфуролу – 98% при полном отсутствии газовых выбросов. Исследования показали, что локальная биологическая очистка позволит не только снизить нагрузку на очистные сооружения и сброс органических веществ, но и предотвращать газовые выбросы в атмосферу кислых конденсатов.

Статья опубликована в журнале «Целлюлоза. Бумага. Картон», №6, 2007