Схемы и методы очистки стоков
При разработке и проектировании систем очистки стоков необходимо учитывать некоторые специфические особенности целлюлозно-бумажного производства:
- Наличие в стоках волокнистых примесей. Волокна сорбируют на своей поверхности газы и крупные органические молекулы, а в итоге усложняется промывка и изменяется состав волокнистых примесей. Эти явления могут привести к пенообразованию и появлению слизеобразующих микроорганизмов.
- В стоках ЦБК присутствуют две группы органики — легко и трудноокисляемые биохимическими методами. В этой связи приходится внедрять комбинированные методы очистки — например, многоступенчатую биологическую очистку специально подобранными культурами микроорганизмов.
- Сточные воды имеют повышенную температуру (30-40 °С), поэтому нужно предусматривать автономные охлаждающие системы.
Если на конкретном ЦБК производится только небеленая целлюлоза, то для такого предприятия можно создать замкнутую систему водопользования. Для предприятий, производящих беленую хлором целлюлозу и продукцию из нее, создание замкнутого водооборотного цикла затруднено или невозможно. Причина — попадание в оборотную воду хлорорганических соединений и хлорида натрия, нарушающих технологический процесс.
Решение проблемы замкнутой системы водопользования при производстве беленой целлюлозы может быть в принятии новых технологических схем — использовании для отбелки целлюлозы килорода, озона, и других кислород-содержащих окислителей. В этом случае сточные воды будет возможно вернуть в оборот.
Принципиальная схема очистки сточных вод целлюлозно-картонного производства, работающего по сульфатному методу, приведена по данным [7]. Схема включает в себя блоки химической, биологической и физико-химической очистки.
- Предварительная механическая очистка воды от взвешенных веществ происходит в радиальных отстойниках, затем вода поступает в смеситель-нейтрализатор, где подкисляется серной кислотой до pH=8. Подкисленная вода направляется в усреднитель-преаэротор, где в течение 4 часов происходит отдувка сернистых соединений. В усреднитель может быть предусмотрен подвод осадка из первичных отстойников или избыточного активного ила, что снизит показатель БПК на 30%.
- Затем очищаемая вода подается в смеситель для химической очистки воды реагентами (солями азота и фосфора).
- Предварительно очищенные таким образом стоки готовы к поступлению на биологические очистные сооружения. Подготовленные стоки поступают в аэротенки-смесители. Сюда же могут подаваться бытовые сточные воды, прошедшие механический этап очистки. Иловая смесь из аэротенков поступает на вторичные радиальные отстойники, а затем аккумулируется в емкости для ила. Циркулирующий ил снова участвует в процессе очистки в аэротенках, а избыточный ил отводится для утилизации.
- При проектировании биологических систем очистки предпочтение стоит отдавать многоступенчатым схемам. Например, когда на I ступени очистка идет в аэротенках-смесителях, а на II- в аэротенках-вытеснителях.
- После этапа биологической очистки вода насосами подается на физико-химическую очистку. Этот этап проходит в реагентном смесителе и в камере хлопьеобразования. Реагентная очистка солями алюминия с полиакриламидом или известью позволяет удалить из воды высокомолекулярные соединения лигнина и его производные.
- После физико-химической очистки вода поступает в горизонтальный отстойник и затем нейтрализуется в смесителе при помощи каустической соды. Шлам из отстойника отводится на шламоуплотнители, где отделенная вода возвращается в смеситель физико-химической очистки, а сгущенный шлам отправляется на утилизацию.
- Очищенная вода дезинфицируется хлором и возвращается в систему оборотного водоснабжения. Обеззараживание хлором позволяет удалить из воды неприятный запах и нейтрализовать в стоках опасные цианиды, сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.
Технологическая схема очистки стоков ЦБК:
- задержание крупного мусора на решетке;
- очистка стоков в песколовках от тяжелых минеральных примесей;
- очистка от азотных соединений в денитрификаторе;
- биохимическая очистка в аэротенках с нитрификацией;
- осветление стоков и удаление ила в вертикальном отстойнике;
- удаление фосфора способом реагентной очистки;
- глубокая доочистка стоков на биофильтре и биосорбере;
- дезинфекция сточных вод хлорированием;
В зависимости от принятой схемы очищенная вода возвращается в оборотную систему водоснабжения или сбрасывается в водоем.
Снижение водопотребления и уменьшение объемов стоков ЦБП
Международные экологические организации разработали ряд рекомендаций для строящихся и модернизируемых ЦБП с целью уменьшения вредных выбросов, сбросов и минимизации водопотребления (по данным [2], [7]).
Для производств сульфатной целлюлозы:
- сухая окорка древесины;
- модифицированная варка целлюлозы;
- эффективная промывка и замкнутый цикл очистки и сортирования для небеленой целлюлозы;
- делигнификация кислородом;
- отбелка без молекулярного хлора, либо полностью бесхлорная отбелка с рециркуляцией щелочи;
- очистка конденсатов и их повторное использование в производстве;
- обеспечение возможности выпарки или полного сжигания черного щелока;
- системы повторного использования утечек и переливов;
- сбор и повторное использование условно-чистых вод;
- предусмотренные ёмкости для сбора и хранения переливов;
- первичная очистка стоков;
- биологическая очистка стоков.
Для производств сульфитной целлюлозы:
- сухая окорка древесины;
- удлиненная делигнификация — сочетание продленной варки и делигнификации кислородом;
- эффективная промывка и закрытый цикл очистки и сортирования небеленой целлюлозы;
- минимизация и сбор всех утечек и переливов;
- частичное замыкание водооборотной системы отбельных цехов при варке на магниевом основании;
- замкнутая система водооборота отбельных цехов при варке на натриевом основании;
- полностью бесхлорная отбелка;
- нейтрализация щелочи до выпарки;
- отдельная биологическая очистка конденсатов для их полного повторного использования;
- предусмотренные буферные емкости для хранения рабочих растворов и волокнистых масс;
- первичная очистка стоков;
- биологическая очистка стоков.
Общее снижение водопотребления производства может быть дополнено следующими мероприятиями: работа на высоких концентрациях целлюлозы, что позволяет снизить потребление свежей воды и повысить использование оборотной; последовательное применение воды в нескольких операциях с понижением требований к ее качеству; переход на безводную технологию формирования бумаги.
