Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий

Отнесение технологий к НДТ регулируется приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 23 августа 2019 года N 3134 "Об утверждении Методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии" (далее - Методические рекомендации).

Отнесение технологий к НДТ осуществляется членами технических рабочих групп (ТРГ) в процессе разработки и актуализации информационно-технических справочников НДТ.

В соответствии с Методическими рекомендациями отнесение применяемой технологии к НДТ осуществляется с учетом группы критериев:

- наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции либо соответствие другим показателям воздействия на окружающую среду, предусмотренным международными договорами Российской Федерации;

- экономическая эффективность внедрения и эксплуатации;

- период внедрения;

- промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

В первую очередь рассматривается критерий промышленного внедрения процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, затем остальные критерии.

Члены ТРГ при отнесении технологий к НДТ в дополнение к Методическим рекомендациям могут использовать международные информационно-технические справочники НДТ, соответствующую научную литературу, статистические сборники, результаты научно-исследовательских и диссертационных работ, иные источники.

4.1 Технологии, рассматриваемые при определении НДТ в производстве сульфатной целлюлозы

Технологии, относящиеся к НДТ [17-19], при производстве сульфатной целлюлозы, позволяющие сократить потребление сырья, воды, энергии, снизить эмиссии в окружающую среду и образование отходов, приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Перечень технологий, относящихся к НДТ, при производстве сульфатной целлюлозы

Технология	Описание	Применяемость
Сухая окорка древесины	4.1.1	Широко применяется
Модифицированная варка целлюлозы	4.1.2	Широко применяется
Замкнутая система сортирования и эффективная промывка небеленой целлюлозы	4.1.3	Применяется на новых и существующих предприятиях
Кислородно-щелочная делигнификация	4.1.4	Большинство заводов по производству беленой целлюлозы в Европе, Америке и России имеют установки кислородно-щелочной делигнификации
ECF-отбелка и производство химикатов для нее	4.1.5	Большинство заводов сульфатной целлюлозы в Европе и мире применяют отбелку по технологии ECF
Отдувка и повторное использование загрязненных конденсатов после очистки в стриппинг-колонне	4.1.6	Широко применяется
Частичное замыкание водооборота отбельного цеха	4.1.7	" Cell" , and (Швеция), Celtejo (Португалия), Mercer Stendal and Rosenthal (Германия), другие заводы. Может быть ограничено вследствие образования отложений на оборудовании
Частичное или полное повторное использование чистой охлаждающей воды	4.1.8	Широко применяется
Рекуперация тепла при производстве целлюлозы, бумаги, картона	4.1.9	Широко применяется
Буферные емкости для сбора протечек	4.1.10	Широко применяется
Замкнутый цикл регенерации химикатов для варки целлюлозы	4.1.11	Широко применяется
Сбор и разложение сульфатного мыла	4.1.12	Широко применяется
Выделение и сбор скипидара	4.1.13	Широко применяется
Сбор слабых и крепких газов с последующим сжиганием в специализированных печах, ИРП, СРК	4.1.14	Широко применяется
Сжигание черного щелока при концентрации более 72 %	4.1.15	Широко применяется
Улучшенная промывка шламов от регенерации химикатов	4.1.16	Широко применяется
Обезвоживание отходов цикла регенерации химикатов	4.1.17	Широко применяется
Электрофильтры после СРК, ИРП, котла для сжигания коры и осадков очистных сооружений	4.1.18	Широко применяется
Котлы для сжигания коры и осадков очистных сооружений, непровара и топливоподготовка для них	4.1.19	Широко применяется
Биологическая очистка сточных вод	4.1.20	Широко применяется
Обезвоживание осадков очистных сооружений	4.1.21	Широко применяется
Улучшенные системы переработки брака (БДМ и КДМ)	4.1.22	Широко применяется
Системы улавливания волокна из избыточной (сточной) воды БДМ/КДМ	4.1.23	Широко применяется
ЛОС до очистных сооружений	4.1.24	Широко применяется
Внедрение системы АСОДУ	4.1.25	Широко применяется
Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии	4.1.26	Широко применяется

4.1.1 Сухая окорка древесины

Описание технологии

В новых или реконструируемых цехах подготовки древесины используется практически всегда сухой тип окорки.

Вода используется только для промывки балансов и затем рециркулирует с минимальным образованием сточных вод и водных загрязнений. В цехе предусматривается оборудование для локальной очистки коросодержащих вод.

Внутренний оборот воды может доходить до 70 %. Вода при мокрой и полусухой окорке, прошедшей через окорочный барабан, содержит твердые отходы, для отделения которых применяются водоотделительные барабаны и дренажные конвейеры. После первичной очистки вода поступает на шламоотделители или сетчатые фильтры, где улавливаются мелкие частицы коры и механические примеси.

При переходе на сухую окорку твердые древесные отходы попадают в воду только при промывке балансов, поэтому отпала необходимость в установке фильтров и шламоотделителей. После первичной очистки на дренажных конвейерах вода собирается в бассейн. Осевшие твердые отходы в виде песка скребковым конвейером направляются в контейнер и вывозятся на свалку. Очищенная вода насосами подается обратно в процесс и частично на очистные сооружения предприятия для дальнейшей обработки. Для поддержания необходимого количества воды предусматривается подпитка водооборотной водой.

В северных районах перед подачей древесины на окорку она подвергается размораживанию с помощью горячей воды или пара, которые подаются непосредственно в окорочный барабан либо на размораживающий конвейер.

Кора после окорочного барабана подается на измельчитель и, если она влажная, отжимается на прессе для последующего сжигания в специальных котлах.

В результате сухой окорки кора имеет более низкое содержание влаги, что приведет к повышению энергоэффективности при сжигании.

Достигаемый экологический эффект

При переходе на сухой способ окорки древесины расход воды значительно уменьшается.

В таблице 4.2 приведены показатели загрязнений в сточных водах в зависимости от способа окорки древесины до поступления на биологическую очистку.

Таблица 4.2 - Загрязнения в сточных водах в зависимости от способа окорки древесины до поступления на биологическую очистку

Технология окорки	Объем сточных вод		БПК 5		ХПК		Общий фосфор
	м 3/пл. м 3	м 3/т в. с. ц.	кг/пл. м 3	кг/ т в. с. ц.	кг/пл. м 3	кг/т в. с. ц.	г/т в. с. ц.
Полусухая окорка и прессование кородревесных материалов	0,6-2	3-10	0,9-2,6	5-15	4-6	20-30	25-35
Сухая окорка и прессование кородревесных материалов	0,1-0,5	0,5-2,8	0,1-0,4	1-10	0,2-2	1-10	10-20

Воздействие на окружающую среду

При сухой окорке объем сточных вод от подготовки древесины обычно лежит в пределах 0,5-2,8 м ³/т в. с. ц. Уменьшение объема сточных вод достигается увеличением количества воды, участвующей в замкнутом водообороте. Переход от полусухой окорки на сухую окорку снижает количество сточных вод на 5-10 м ³/т в.с.ц.

Эксплуатационные данные

При сухой окорке общий уровень ХПК может быть снижен до 10 % по сравнению с величиной этого показателя при мокрой окорке.

Область применения

Сухая окорка может быть применена и на новых и на существующих производствах (лиственные породы, хвойные породы), а также для производства всех видов полуфабрикатов (целлюлозы, механической (древесной) массы и т.д.). Окорочные барабаны с сухим методом окорки на данный момент являются доминирующими в отрасли, использование полусухого способа окорки постепенно прекращается.

Факторы реализации

Сухая окорка уменьшает объемы общего содержания взвешенных частиц в сточных водах, ХПК и БПК, а также помогает снизить количество органических соединений, таких как смоляные кислоты, жирные кислоты, выщелачивающихся из коры и попадающих в потоки сточных вод.

Ссылочная литература: [20].

4.1.2 Модифицированная варка целлюлозы

Описание технологии

Для осуществления модифицированной варки применяется различное оборудование, как периодического, так и непрерывного действия, оба типа процессов имеют свои собственные вариации.

4.1.2.1 Непрерывная варка

Наилучшие современные методы непрерывной варки - Lo-Solids и Compact Cooking G2.

Для этих варок характерно использование пониженных температур в зоне варки, равномерное радиальное распределение температуры и концентрации щелочи, а также выравнивание профиля щелочи по высоте котла.

В основе метода Compact Cooking G2 - улучшение селективности делигнификации за счет пропарки при атмосферном давлении и низкотемпературной пропитки щепы при высоком гидромодуле варки практически в среде черного щелока, который отбирается из верхней зоны варки и имеет достаточно высокую концентрацию щелочи.

В методе Lo-Solids, как при любом варианте модифицированной варки, профиль щелочи регулируется по высоте котла путем распределенной подачи белого щелока. Кроме того, предусмотрен отбор черного щелока из верхней варочной зоны и замена его фильтратом, что в итоге снижает концентрацию растворенного лигнина в конце варки и повышает скорость диффузионных процессов при растворении лигнина.

4.1.2.2 Периодическая варка

Современные процессы периодической варки (RDH и Superbatch K) основаны на энергосберегающих технологиях вытеснения пропиточного и варочного щелоков для сокращения потребления тепла на варку.

Хранение щелоков разной плотности и температуры осуществляется в баках-аккумуляторах. Для поддержания постоянной температуры и концентрации в эти баки подаются свежие химикаты и пар.

Для классических варочных установок число Каппа целлюлозы после варки составляет 30-32 для хвойной и 18-20 для лиственной целлюлозы без снижения показателей качества.

За счет использования процессов модифицированных варок, число Каппа целлюлозы может быть снижено до уровня 18-22 для хвойной и 14-16 для лиственной целлюлозы, однако это требует повышения расхода древесного сырья на варку. Поэтому, с распространением в 1990-е годы кислородно-щелочной делигнификации в производстве сульфатной целлюлозы вновь повысили число Каппа (и выход) целлюлозы после варки, что привело к экономии древесного сырья.

Достигаемый экологический эффект

Более высокий уровень делигнификации с сохранением выхода целлюлозы, низкое содержание отходов, более низкая температура варки, существенная экономия энергии, повышение белимости целлюлозы.

За счет кислородно-щелочной делигнификации снижается потребление химических реагентов на последующую отбелку целлюлозы и снижается количество растворенных органических соединений, поступающих от отбельного цеха на очистные сооружения.

Воздействие на окружающую среду

За счет кислородно-щелочной делигнификации более половины остаточного лигнина переходит в раствор и вместе с черным щелоком поступает на сжигание в СРК.

При снижении жесткости целлюлозы перед отбелкой на 1 ед. Каппа сброс ХПК от отбельной установки будет сокращен на 2 кг/в. с. т.

Эксплуатационные данные

Снижение числа Каппа на 6-7 единиц для хвойной целлюлозы и 4-5 - для лиственной.

Область применения

Множество котлов европейских, североамериканских и российских заводов были модернизированы или реконструированы для применения модифицированной варки.

Факторы реализации

Модификация процесса варки со снижением числа Каппа в варочном котле в настоящее время не применяется. Для новой периодической варочной установки предусматривают котлы большего объема.

Ссылочная литература: [21].

4.1.3 Замкнутая система сортирования и эффективная промывка небеленой целлюлозы

Описание технологии

Сортирование небеленой целлюлозы осуществляется по многоступенчатой схеме на сортировках давления с профильными ситами со щелевой перфорацией.

При использовании современных процессов производства щепы и варки в целлюлозе после варки содержится менее 0,5 % отходов сортирования в виде сучков и костры, которые выводятся из процесса производства целлюлозы для отбелки.

Многоступенчатая противоточная промывка небеленой целлюлозы до и после кислородно-щелочной делигнификации на эффективном промывном оборудовании обеспечивает минимальный вынос органических веществ черного щелока на отбельную установку и, соответственно, сокращение расхода химикатов на отбелку, снижение сброса загрязняющих веществ со сточными водами отбельной установки.

Размещение оборудования сортирования в системе противоточной промывки небеленой целлюлозы способствует замыканию системы водопользования, незначительное количество загрязненных сточных вод от оборудования промывки и сортирования небеленой целлюлозы направляется на упаривание и сжигание в содорегенерационном котле совместно с черным щелоком (подробное описание - в 2.2).

Достигаемый экологический эффект

Снижение содержания органических соединений в сточных водах, сокращение или отсутствие сброса сточных вод от промывки и сортирования на очистные сооружения.

Эксплуатационные данные

Приобретение сортирующего оборудования, работающего при повышенных концентрациях 3 % - 4 % для хвойной и до 5 % для лиственной целлюлозы, позволит уменьшить инвестиции в новое оборудование и сократить расход электроэнергии на сортирование.

Область применения

Реализовано на большинстве европейских, североамериканских и российских заводов.

Применяется на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Увеличение потребления пара на выпаривание черного щелока.

Ссылочная литература: [22, 23].

4.1.4 Кислородно-щелочная делигнификация перед отбелкой

Описание технологии

В тех случаях, когда варка целлюлозы проводится до высоких чисел Каппа, снижение содержания лигнина в целлюлозе перед отбельной установкой обеспечивается за счет кислородно-щелочной делигнификации небеленой целлюлозы.

В процессе кислородно-щелочной делигнификации осуществляется удаление лигнина за счет обработки небеленой целлюлозы кислородом в щелочной среде при повышенной температуре под избыточным давлением в одно- или двухступенчатых реакторах.

Степень делигнификации - 40 % - 70 % (подробное описание - в 2.2).

Достигаемый экологический эффект

За счет снижения жесткости целлюлозы, поступающей на отбелку, обеспечивается сокращение расхода химикатов на отбелку и сброса загрязняющих веществ от отбельной установки на очистные сооружения.

Эксплуатационные данные

Дополнительный пар на выпаривание черного щелока - 4 % - 10 % (вследствие подачи в процесс КЩО водяного пара, белого щелока, раствора сульфата магния).

Дополнительная нагрузка на СРК - около 45-70 кг а. с. вещества/в. с. т. целлюлозы;

Дополнительная нагрузка на каустизацию зеленого щелока и известерегенерационную печь (ИРП) - 4 % - 6 %.

Область применения

Большинство заводов по производству беленой целлюлозы в Европе, Америке и России имеют установки кислородно-щелочной делигнификации.

Современные заводы для производства беленой целлюлозы проектируются с учетом комбинации модифицированной варки и кислородно-щелочной делигнификации.

Факторы реализации

При организации ступени кислородной делигнификации на существующих заводах требуется учитывать увеличение нагрузки на систему регенерации химикатов.

Ссылочная литература: [24].

4.1.5 ECF-отбелка и производство химических реагентов для нее

Описание технологии

Два основных применяемых вида методов отбелки - это отбелка без использования элементарного хлора (ECF), т.е. когда при отбелке не используется молекулярный или газообразный хлор, и отбелка полностью без хлора (TCF). Все заводы, применяющие ECF отбелку, используют двуокись хлора в схемах отбелки и, в некоторых случаях, также озон, щелочь для экстракции растворенного лигнина, а также перекись и кислород для усиления ступеней экстракции. При TCF отбелке используется кислород, озон или перуксусная кислота, а также перекись со щелочью для экстракции лигнина.

Селективность процессов является важным фактором, в связи с общим выходом и качеством целлюлозы, т.к. высокая селективность означает, что химикат для отбелки реагирует главным образом с лигнином.

Некоторые заводы отреагировали на запросы рынка по целлюлозе, беленой по технологии TCF, путем модифицирования схем отбелки. Сегодня отбелка TCF является общепринятой. Множество заводов способны производить целлюлозу, беленую по технологии ECF или TCF, в зависимости от ситуации на рынке. Были разработаны новые схемы на основе комбинирования ступени с хелатообразующими агентами (Q), пероксидной ступени (Р) и озоновой ступени (О), такие как Q-E/P-E-P, Q-Z-P-E-P, OP-ZQ-PO, Q-OP-Q-PO, OOQPoP [CTP, 2010] или Q-OP-(Q+Paa)-PO, Q-OP-Q/Paa-PO [(257), Soedra 2009]. Как минимум один завод перестал производить целлюлозу, беленую по технологии TCF: завод MetsaBotniaRauma изменил свою систему отбелки с TCF до ECF летом 2007 года по причинам, связанным с качеством, энергией и затратами.

Целлюлоза с большей белизной при одинаковом числе Каппа и уровне вязкости можно получить после кислородно-щелочной делигнификации, если варка заканчивается при более высоких числах Каппа. При использовании схемы отбелки TCF на основе перекиси, это является основным преимуществом, поскольку, как показано, отбеливаемость зависит скорее от белизны целлюлозы, поступающей на отбелку, чем от числа Каппа. С точки зрения экономики это является предпочтительным, поскольку селективность лучше в процессе кислородно-щелочной делигнификации, чем в процессе варки. Для схем TCF, однако, важно помнить, что склонность к пожелтению (вызванная теплом) полностью отбеленной целлюлозы увеличивается с увеличением числа Каппа после варки, возможно, из-за более высокого содержания гексенуроновой кислоты в целлюлозе [(257), Soedra 2009].

Обсуждение современной отбелки ECF против TCF

В 1980-1990-х годах происходило интенсивное обсуждение и исследование по теме экологической эффективности технологии TCF по сравнению с технологией ECF. Оценка результатов исследований и обобщение большого числа лабораторных тестов и смоделированных экосистем, а также исследований в реальных условиях всех стоков заводов по производству беленой сульфатной целлюлозы, приведены ниже.

Химический состав стоков сульфатных заводов, использующих современные технологии TCF или ECF отбелки целлюлозы после кислородно-щелочной делигнификации с низким числом Каппа, значительно меняется по сравнению с ситуацией в 1970-1980-х годах, даже если эксплуатационный стандарт отдельных заводов все еще имеет огромную важность для количества и качества выбросов [(129), отчет SEPA 1997].

Целлюлозные заводы с современной ECF отбелкой образуют очень незначительные сбросы хлорорганических соединений, в которых полихлорированные фенольные соединения в стоках не обнаружены [там же].

Сравнение токсичности стоков отбельного цеха и общих стоков заводов, использующих различные схемы бесхлорной отбелки, такие как ECF и TCF, показывает, что стоки имеют идентичную низкую токсичность [(47), FEI 1996]. Не было обнаружено четкой разницы между стоками заводов, использующих современную ECF (сниженный расход диоксида хлора) и TCF отбелкой.

Достигаемый экологический эффект

Основная цель применения технологии ECF - сокращение сбросов АОХ.

При ECF-отбелке может быть достигнут уровень содержания АОХ < 0,2 кг/в. с. т.

Воздействие на окружающую среду

Образование 2,3,7,8-TCDD и 2,3,7,8-TCDF снижается до не обнаруживаемого уровня.

Предотвращается образование хлорфенолов и хлороформа, уменьшается образование хлорсодержащих органических соединений (АОХ) до уровня в 0,2-1,0 кг/т в. с. ц. (до очистки сточных вод на внеплощадочных очистных сооружениях).

Эксплуатационные данные

При применении ECF-отбелки расходы на отбеливающие химикаты возрастут: увеличится расход энергии на производство диоксида хлора, кислорода и пероксида водорода.

Область применения

Отбелка по технологии ECF должна быть предусмотрена на новых и может быть введена на действующих заводах по производству сульфатной целлюлозы.

Факторы реализации

Концепция технологии отбелки зависит от приоритетов производства сульфатной беленой целлюлозы по стоимости химикатов, эксплуатационным затратам, выходу целлюлозы, гибкости эксплуатации и специфическим ограничениям процесса.

Перевод действующего предприятия на ECF-отбелку часто требует модернизации линий по производству волокна и установок получения диоксида хлора.

Ссылочная литература: [24].

4.1.6 Отдувка и повторное использование загрязненных конденсатов после очистки в стриппинг-колонне

Описание технологии

Отдувка грязных конденсатов проводится с целью уменьшения потребления свежей воды на производстве, для снижения нагрузки по органическим веществам на очистные сооружения и для сокращения выбросов суммарной восстановленной серы. Отдувка паром и повторное использование конденсатов могут привести к значительному снижению нагрузки по ХПК на очистные сооружения.

Около 8-10 м ³/т в. с. ц. общего количества конденсатов образуются с нагрузкой по ХПК и БПК ₅ соответственно, примерно 20-30 и 7-10 кг/т. Как правило, примерно 1 м ³/т в. с. ц. являются сильнозагрязненными, 4 м ³/т в. с. ц. среднезагрязненными и 4 м ³/т в. с. ц. слабозагрязненными.

Значительная часть ХПК приходится на долю метанола (5-10 кг/т в. с. ц.), остальное - на этанол, ряд органических серосодержащих соединений (1-2 кг/т в. с. ц. суммарной восстановленной серы), скипидар (1-2 кг/т) и неорганические азотистые соединения.

1 м ³ конденсата имеет величину ХПК, равную 10-20 кг/м ³. Данный показатель выше в конденсатах от производства целлюлозы из лиственных пород древесины. Эти загрязненные конденсаты обычно очищаются в стриппинг-колонне, где эффективность удаления большинства соединений составляет более 90 % (в зависимости от pH). В системах отдувки обычно удаляются дурнопахнущие газы (общая восстановленная сера) и другие вещества, влияющие на величину ХПК конденсата. После отгонки очищенные конденсаты могут содержать 1-1,5 кг ХПК/м ³ конденсата.

Очищенные конденсаты не содержат металлов и, следовательно, особенно пригодны для использования в отбельном цехе в случае, когда целью является замыкание этой части процесса. Они также могут быть повторно использованы в процессе промывки небеленой целлюлозы, в отделе каустизации (промывка и разбавление шлама), в качестве жидкости для промывки газов от известерегенерационной печи, содержащих общую восстановленную серу, или в качестве воды для приготовления белого щелока. Это означает, что некоторые конденсаты будут использоваться в замкнутых частях процесса и не будут поступать в сточные воды.

Наилучшим способом повторного использования конденсатов является промывка целлюлозы с подачей конденсата на последнюю ступень промывки или на сгуститель при наличии на заводе замкнутой системы водоснабжения очистного отдела.

Достигаемый экологический эффект

Снижение нагрузки по ХПК на очистные сооружения; снижается расход энергии на аэрацию, расход энергии и химикатов на обработку избыточного активного ила; устранение запаха грязных конденсатов; снижение потребления свежей воды; отходящие газы от стриппинг-колонны могут заменить топливо, тем самым сэкономить мазут или природный газ.

Воздействие на окружающую среду

Снижение содержания общей восстановленной серы (ОВС) и метанола в выбросах в атмосферу.

Повторное использование конденсатов при наличии замкнутой системы водопользования очистного отдела позволяет снизить потребность в воде для промывки целлюлозы. Обычная потребность в воде для промывки целлюлозы составляет 10-13 м ³/т в. с. ц. Конденсаты, поступившие от процессов выпарки и варки, пригодные для повторного использования, могут составлять до 6-9 м ³/т в. с. ц. Эта цифра представляет собой то количество воды, которое можно при этом сберечь.

Отдувка сильнозагрязненных конденсатов приводит к уменьшению суммарной восстановленной серы и составляет примерно 97 %, метанола - примерно 92 %.

Эксплуатационные данные

Отгонка загрязненных конденсатов применяется на современных предприятиях уже много лет. При использовании стриппинг-колонны конденсаты, поступающие от нее, относительно чистые и могут быть повторно использованы на заводе, например, для промывки небеленой целлюлозы.

Основной целью установки должна быть минимизация потока в стриппинг-системе с разделением конденсатов для снижения затрат:

- в выпарном цехе конденсат и от последних ступеней выпарки, и от поверхностного конденсатора разделяется на две фракции;

- сдувки от котла периодической варки можно сконденсировать в две ступени. Вторичный пар выпарной станции можно использовать как основной источник тепла для стриппинг-колонны.

Эксплуатационные расходы на отгонку конденсатов состоят в основном из расходов на пар, используемый в процессе, и обслуживание установки. Если стриппинг-колонна работает отдельно от выпарной станции, то эксплуатационные расходы значительно выше из-за потребности в свежем паре. Расходы составляют примерно 0,6-0,7 млн евро/год. Если стриппинг-колонна связана с выпарной установкой, то эксплуатационные расходы ниже и составляют 0,3-0,4 млн евро/год.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Стриппинг-колонна для обработки конденсатов может представлять собой отдельную установку или может быть встроенной частью выпарной установки. В первом случае может потребоваться острый пар, тогда как в последнем случае может использоваться вторичный пар от какого-либо выпарного аппарата. Тем не менее необходимо термическое окисление газов, поступающих из стриппинг-колонны. Для этой цели могут быть использованы известерегенерационные печи, топки теплоэнергетических котлов или специальные печи.

Факторы реализации

Снижение нагрузки по ХПК на очистные сооружения и экономия свежей воды при производстве целлюлозы.

Ссылочная литература: [25].

4.1.7 Частичное замыкание водооборота отбельного цеха

Описание технологии

Полное замыкание водооборота отбельной установки (при котором избыточная вода от пресспата подается на промывку целлюлозы после последней ступени отбелки и, последовательно проходя все ступени промывки отбельной установки, направляется на промывку небеленой целлюлозы и далее в систему регенерации химикатов) не может быть отнесена к категории НДТ. Обязательным условием водопользования в отбельном отделе должно быть полное разделение кислых и щелочных фильтратов.

Избыточные кислые и щелочные фильтраты направляются на очистные сооружения, в отдельных случаях щелочной фильтрат используется для промывки целлюлозы после кислородно-щелочной делигнификации (что возможно только при обеспечении точного контроля показателя содержания хлора в щелочном фильтрате).

Проблемы, связанные с повышенной концентрацией органических и неорганических (непроцессных элементов) веществ при частично замкнутом водообороте, являются основным препятствием для дальнейшего сокращения потребления воды на отбельных установках:

- увеличение содержания ионов Cl ^- и K ⁺ в плаве СРК, приводящее к забиванию и коррозии оборудования;

- увеличение инертных примесей в контуре регенерации извести вследствие накопления фосфора;

- увеличение отложений на оборудовании отбельных установок в связи с увеличением концентрации ионов Ca ²⁺, Ba ²⁺, C ₂O ₄ ^2-, CO ₃ ^2- и SO ₄ ^2- в целлюлозной массе и фильтратах;

- увеличение расхода отбеливающих химикатов вследствие выноса органических веществ на последующие ступени отбелки;

- снижение избирательности некоторых окислительных реагентов в результате увеличения концентрации металлов переменной валентности;

- снижение качества целлюлозы вследствие смоляных отложений и др.

Достигаемый экологический эффект

В современных схемах ECF-отбелки с противоточной промывкой и частичным замыканием фильтратов расход сточных вод составляет около 15-20 м ³/в. с. т. (зависит от типа применяемого промывного оборудования).

Воздействие на окружающую среду

Снижение количества сточных вод и нагрузки по ХПК на очистные сооружения.

Эксплуатационные данные

Требуется запас по производительности и дополнительный расход пара на упаривание в случаях, когда растворенные органические вещества со сточными водами отбельной установки поступают на выпарную станцию и далее на СРК.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Степень замыкания зависит от породы древесины, качества воды, схемы отбелки, типа промывного оборудования и общего дизайна процесса.

По соображениям безопасности упаривание сточных вод отбельной установки более применимо для отбелки по технологии TCF, для ECF-отбелки существует риск коррозии оборудования СРК под воздействием хлоридов.

Дальнейшее сокращение потребления воды зависит от наличия эффективных промышленно-реализованных способов очистки системы от кальция, оксалатов, непроцессных элементов.

Ссылочная литература: [26].

4.1.8 Частичное или полное повторное использование чистой охлаждающей воды

На предприятиях ЦБП образуется большое количество чистой воды, нагретой в тепловыделяющем оборудовании. Частичное или полное повторное использование этих вод позволяет обеспечить минимальное потребление свежей воды, снизить количество сбрасываемых сточных вод в водный объект и тем самым уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Часть отработанной теплой воды от выпарного, отбельного, варочного, сушильного цехов, некоторых вспомогательных производств используется в технологическом процессе. Часть теплой воды охлаждается на теплообменниках или градирнях и возвращается потребителям. При этом на восполнение потерь требуется 10 % - 15 % свежей воды.

В настоящее время выделение охлаждающей воды в самостоятельный поток и ее повторное использование после охлаждения применяются очень широко. Разделение и повторное использование чистой охлаждающей воды можно применять как на вновь создаваемых, так и на существующих предприятиях.

Если чистая охлаждающая вода сбрасывается в канализацию, с целью снижения температуры стоков на внеплощадочные очистные сооружения ее не следует смешивать с загрязненными производственными сточными водами. Это мероприятие приведет к большей эффективности процесса очистки сточных вод и уменьшит затраты на очистку.

4.1.9 Рекуперация тепла при производстве целлюлозы, бумаги и картона

Утилизация тепла отработанной паровоздушной смеси в сушильной части сушильной машины, БДМ/КДМ является важнейшим направлением использования вторичных энергетических ресурсов в целях увеличения КПД сушильной части и экономии топливно-энергетических ресурсов. Выбор типа системы теплорекуперационного оборудования определяется системой укрытия сушильной части.

Принципиальная схема теплорекуперации см. раздел 2.7.4.

Описание представлено в разделе 4.2.2 "Рекуперация тепла при производстве бумаги, картона".

4.1.10 Буферные емкости для сбора протечек

Описание технологии

Для предупреждения излишней нагрузки на внеплощадочные очистные сооружения и периодических нарушений в процессе очистки сточных вод в наличии должны быть емкости для варочных и регенерационных жидкостей, а также для грязных конденсатов вместимостью, превышающей нормальные эксплуатационные объемы, по крайней мере на 30 %. Чистые потоки отводятся от участков потенциальных утечек и переливов для предотвращения их попадания в потоки производственных жидкостей.

Состояние и степень заполнения емкостей слабых и крепких щелоков от сульфитного и сульфатного производств должны все время контролироваться, особенно при пуске предприятия, его останове или в случае нарушений нормальной работы завода. Основная потребность в буферных емкостях определяется концентрацией щелока, измеряемой как содержание в нем сухих веществ. Например, на старых заводах по производству сульфатной целлюлозы слабый черный щелок может иметь 8 %-ную, а крепкий щелок 60 %-ную концентрацию, что можно сопоставить с аналогичными показателями по современному заводу, равными 16 % и 75 % соответственно.

Необходимый дополнительный объем сверх того, который требуется при нормальных условиях работы, должен учитывать пиковые нагрузки потоков, возможные из-за возникновения технологических неполадок в течение нескольких часов работы. Дополнительный объем должен обеспечивать хранение достаточного количества слабого щелока, чтобы выпарная станция могла нормально работать, несмотря на короткие остановки (отключения для устранения неполадок) процессов варки и промывки, и чтобы часть многопоточной или однопоточной выпарной станции могла быть остановлена для краткосрочного ремонта. Объемы емкостей для крепкого щелока должны быть достаточными для хранения такого его количества, чтобы кратковременные остановки в работе регенерационного котла не привели к снижению производительности выпарки, или чтобы выпарная станция могла быть остановлена для краткосрочного ремонта. Действующие заводы, рассматривающие вопрос о внедрении кислородно-щелочной делигнификации, должны оценить вместительность емкостей для слабого и крепкого щелока, а также мощность выпарной станции с учетом того, что данная технологическая ступень приведет к увеличению количества воды, которое надо будет выпарить.

Щелока, получаемые из плава, образующегося в содорегенерационном котле, преобразованные в свежий варочный (белый) щелок, не содержат органики, но имеют очень высокое значение pH. Резервуары для этого щелока должны иметь запасной объем для снятия кратковременных пиковых нагрузок или для случаев неполадок технологического оборудования, например, такого как фильтры для щелока. Если в случае плохой организации контроля эти щелока отводят на очистные сооружения, то они вызывают скачок pH, который приводит к нарушениям работы внеплощадочных очистных сооружений.

Достигаемый экологический эффект

При хорошем управлении процессом и наличии установок соответствующей конструкции для локализации случайных переливов и утечек, а также при наличии системы регенерации и 5-10-процентной дополнительной мощности выпарной установки можно достичь снижения нагрузки по ХПК на очистные сооружения.

Воздействие на окружающую среду

Снижение нагрузки на очистные сооружения по ХПК на 3-8 кг ХПК/т в. с. ц. Переливы и утечки могут быть менее 2 кг ХПК/т в. с. ц.

Эксплуатационные данные

Для определения и оценки переливов и утечек щелока можно использовать датчики электропроводности, так как во многих случаях можно установить корреляцию между электропроводностью и концентрацией щелока для каждого потока. В потоках с низкой концентрацией и переменным pH датчик pH, работающий в оперативном режиме, является обычным стандартным прибором.

Горячие потоки, нуждающиеся в особом контроле, могут легко контролироваться датчиками температуры, работающими в оперативном режиме.

Для решения проблемы предупреждения переливов и утечек и создания соответствующей стратегии управления движением химикатов на предприятии существует много способов.

Ограничением в эффективном внедрении данных мер являются различные производственные затруднения, которые наблюдаются в процессах промывки, сортирования целлюлозы или выпарки щелоков.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Установку буферных емкостей и систем сбора случайных переливов и протечек целесообразно проводить как с целью экономической рентабельности, так и с целью совершенствования процесса, особенно на ступенях промывки и очистки целлюлозы, выпарки и фильтрации щелока. Эффективная локализация технологических протечек, переливов является весьма важным показателем работы технологического оборудования и значительно влияет на природоохранные характеристики предприятия.

Факторы реализации

Меры по внедрению данной технологии должны выполняться по природоохранным соображениям и соображениям безопасности технологического процесса.

Ссылочная литература: [27].

4.1.11 Замкнутый цикл регенерации химикатов для варки целлюлозы

Описание технологии

Система регенерации на заводе по производству сульфатной целлюлозы выполняет три функции:

- регенерацию неорганических варочных химикатов;

- при сжигании черного щелока выделяется тепло для выработки технологического пара;

- утилизацию ценных органических побочных продуктов (например, талловое масло).

Теплосодержания упаренного черного щелока как топлива, совместно с сжиганием кородревесных материалов, обычно достаточно, чтобы полностью обеспечить завод по производству сульфатной целлюлозы теплом и электроэнергией. Что касается побочных органических продуктов, то они на большинстве сульфат-целлюлозных предприятий играют ограниченную экономическую роль.

В черном щелоке, полученном после варки, содержание сухих веществ обычно составляет 14 % - 18 %. Его необходимо значительно увеличить для успешного сжигания в СРК. Щелок концентрируется на выпарной установке до содержания сухих веществ 65 % - 75 %. Однако при содержании сухих веществ более 75 % его вязкость значительно возрастает, что может стать причиной появления проблем при его откачке. В связи с этим при атмосферном давлении верхний предел содержания сухого остатка должен составлять около 72 % - 74 %. Существуют два способа, которые используются для преодоления проблемы по снижению вязкости:

- повышение давления в баках хранения концентрированного щелока;

- повышение рабочей температуры в выпарных аппаратах, упаривающих щелок.

Щелок может быть сконцентрирован до концентрации сухого вещества и более 80 % путем тепловой обработки уже концентрированного черного щелока и выпаривания его под давлением. При термической деполимеризации щелоков некоторые из летучих веществ выделяются в виде неконденсируемых газов, которые содержат суммарную восстановленную серу (СВС). Эти газы собираются и сжигаются вместе с прочими дурнопахнущими газами.

Конденсаты выпарных аппаратов обрабатываются в стриппинг-колонне, что делает возможным повторно использовать их для промывки небеленой целлюлозы, шламов зеленого щелока и каустизационного шлама.

Увеличение содержания сухого остатка в черном щелоке от 65 % - 70 % до 80 % - 85 % изменяет материальный и энергетический баланс, а также условия сжигания в регенерационном котле. Объем топочного газа снижается с уменьшением количества воды, поступающей в печь. Температура горения повышается с увеличением содержания сухого вещества в щелоке. При этом возгоняется большое количество натрия, который затем реагирует с серой, снижая тем самым выбросы соединений серы из регенерационного котла.

Плав из СРК, состоящий в основном из карбоната натрия и сульфида натрия, растворяется в слабом белом щелоке с целью получения зеленого щелока.

Зеленый щелок очищается от взвешенных веществ (шлам зеленого щелока). Осветленный зеленый щелок реагирует с известью с образованием белого щелока и известкового шлама.

Белый щелок отделяется от известкового шлама и направляется в варочный котел.

Известковый шлам промывается и подвергается обжигу в известерегенерационной печи. Процесс обжига - это высокотемпературная эндотермическая реакция, требующая подачи тепла извне. В результате обжига образуется негашеная известь (СаО), поступающая в отдел каустизации, и СО ₂.

Концентрированные дурнопахнущие газы собираются и сжигаются, как правило, в СРК, или в отдельной топке, или в известерегенерационной печи. Последнее менее удобно, поскольку это может нарушить ее работу. Дымовые газы очищаются в скруббере, а орошающая вода из скруббера направляется обратно в систему регенерации химикатов.

На сульфатных заводах производится сбор и сжигание слабых дурнопахнущих газов и их термическое обезвреживание. Эти газы с низкой концентрацией дурнопахнущих и вредных веществ выделяются в процессе предварительной пропарки щепы, промывки и сортирования целлюлозы, от растворителя сплава и из резервуаров щелоков.

Ссылочная литература: [28].

4.1.12 Сбор и разложение сульфатного мыла

Описание технологии

Чтобы избежать сильного пенообразования и образования накипи в выпарных аппаратах, необходимо в процессе упаривания удалять из черного щелка мыло (натриевые соли смоляных и жирных кислот).

Удаление мыла из щелока производится путем отстаивания или сепарацией. Необходимую концентрацию щелока в отстойных баках достигают за счет частичного возврата сгущенного щелока. Важное значение имеет точка ввода черного щелока в отделитель. Путь для частиц мыла к поверхности должен быть минимальный.

Из сульфатного мыла получают талловое масло путем разложения его серной кислотой, непрерывным способом, с использованием сепараторов для отделения таллового масла.

Выход сульфатного мыла на различных предприятиях в Европе в среднем составляет 87 % от массы экстрактивных веществ (ЭВ), приходящих с древесиной. Потери ЭВ со щелоком, уходящим на сжигание, в среднем 5 кг/т целлюлозы.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение простоев выпарной станции на промывку и сокращение расхода свежего пара на выпаривание щелоков. Сокращение выбросов сероводорода от производства сырого таллового масла.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение потребления серной кислоты на разложение мыла. Сокращение выбросов сероводорода.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Меры по внедрению данной технологии должны выполняться по природоохранным соображениям и соображениям безопасности эксплуатации.

Ссылочная литература: [29]

4.1.13 Выделение и сбор скипидара

Описание технологии

В процессах пропаривания и варки целлюлозы выделяются летучие соединения (терпеновые углеводы), которые удаляются при пропаривании щепы перед непрерывной варкой и при терпентинной сдувке из котла при периодической варке. При конденсации паров и отстаивании терпентинсодержащего конденсата во флорентине происходит выделение сульфатного скипидара.

Состав получаемого скипидара варьируется в зависимости от используемой породы древесины. Самое высокое содержание терпенов содержится в свежей сосновой древесине. В еловой древесине содержание значительно ниже. Сырой сульфатный скипидар загрязнен значительным количеством дурнопахнущих соединений серы и имеет очень неприятный запах и темный цвет. Выход может варьироваться в диапазоне 0,5-15 кг на тонну целлюлозы.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение сбросов терпентинов.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Меры по внедрению данной технологии должны выполняться по природоохранным соображениям и соображениям безопасности эксплуатации.

Ссылочная литература: [30].

4.1.14 Сбор слабых и крепких дурнопахнущих газов с последующим сжиганием в специализированных печах, ИРП, СРК

Описание технологии

Летучие сернистые соединения (дурнопахнущие газы) образуются в основном при варке целлюлозы и выпарке щелоков.

Высококонцентрированные дурнопахнущие газы (ВК ДПГ) образуются в системе сбора скипидара из терпентинных сдувок, при конденсации паров от котлов непрерывной и периодической варки, в баках для хранения грязного конденсата в виде неконденсируемых газов, удаляемых из выпарной установки. Содержание серы около 4 кг/т в. с. т.

Главные источники низкоконцентрированных дурнопахнущих газов - это оборудование по промывке и сортированию небеленой целлюлозы, отдельные баки и бассейны с массой и щелоковыми растворами в системе промывки и сортирования целлюлозы, емкости для хранения черного щелока в выпарном цехе и емкости для хранения белого щелока в цехе каустизации и регенерации извести. Содержание серы - около 0,5 кг/т в. с. т.

Нормальное количество низкоконцентрированных неконденсируемых газов на предприятии мощностью 1000 т/сут - около 50000-100000 м ³/час. Количество газов зависит от особенностей предприятия: при непрерывной варке и промывке массы в диффузоре объемы газов меньше, чем при периодической варке и промывке на фильтрах, работающих под давлением.

Основным методом обезвреживания ДПГ является их сжигание. Обработка ДПГ с целью обезвреживания в мокром скруббере не соответствует уровню НДТ. После сжигания ДПГ для улавливания диоксида серы используют щелочную обработку в мокром скруббере.

Сжигание концентрированных дурнопахнущих газов в регенерационном котле - один из способов их обезвреживания. В Европе существует несколько предприятий, а в мире всего около 41, которые сжигают крепкие дурнопахнущие газы в содорегенерационных котлах.

Собранные низкоконцентрированные дурнопахнущие газы могут быть сожжены в составе вторичного или третичного воздуха в СРК. При концентрации сухих веществ в черном щелоке, подаваемом на сжигание в СРК, превышающей 72 %, диоксид серы обычно сорбируется щелочными пылевыми частицами в СРК, и поэтому никакой дополнительной химической очистки дымовых газов не требуется.

Сжигание концентрированных неконденсируемых газов может быть проведено в известерегенерационной печи или специальной печи для сжигания неконденсируемых газов, снабженной SO ₂-скруббером. На долю концентрированных неконденсируемых газов приходится более 90 % всех соединений общей восстановленной серы (ОВС), образовавшейся при варке целлюлозы.

Выгода сжигания дурнопахнущих газов в известерегенерационной печи заключается в том, что исключается необходимость в установке специальной печи.

В среднем 10 % - 15 % топлива, использующегося в известерегенерационной печи, может быть заменено сжиганием концентрированных дурнопахнущих газов. Конденсация метанола после стриппинг-колонны может минимизировать проблему, вызванную колебаниями в качестве газа, но требует дополнительных инвестиций.

Сжигание дурнопахнущих может также осуществляться в специальной печи (топке) для сжигания неконденсируемых газов, оборудованной скруббером для абсорбции SO ₂. Газы, используются как дополнительное топливо совместно с основным (например, мазут) для дополнительного получения пара или горячей воды.

Достигаемый экологический эффект

Снижение суммарных выбросов газообразных соединений восстановленной серы и уменьшение запаха от СОС.

Воздействие на окружающую среду

Суммарные выбросы восстановленной серы в виде дурнопахнущих газов могут быть снижены более чем на 99 % только путем сбора и сжигания концентрированных неконденсируемых газов. Сбор с последующим сжиганием дурнопахнущих газов оказывает существенное влияние на улучшение качества воздуха.

Эксплуатационные данные

Указанные выше мероприятия широко используются.

В современных известерегенерационных печах могут появиться проблемы в их работе из-за недостатка кислорода.

На многих старых предприятиях оборудование для промывки целлюлозы открытого типа, поэтому сбор и обработка отходящих газов от этих источников требуют очень больших объемов воздуха, что технически и экономически сложно.

Область применения

Мероприятия по утилизации дурнопахнущих газов применимы как на новых, так и на существующих предприятиях.

На действующих предприятиях наладить сбор и обработку слабых неконденсируемых газов иногда довольно трудно.

Факторы реализации

Уменьшение выбросов дурнопахнущих газов.

Ссылочная литература: [31].

4.1.15 Сжигание черного щелока при концентрации более 72 %

Описание технологии

Одним из путей, обеспечивающих снижение выбросов SО ₂ при сжигании черного щелока, является переход на выпаривание черного щелока до концентрации 75 % - 80 %. При увеличении концентрации черного щелока до 80 % увеличивается выработка пара, растет термический КПД котла. Эффект увеличения концентрации черного щелока продемонстрирован и доказан практикой работы десятков новых и реконструированных СРК в разных странах мира.

Увеличение содержания сухого остатка в черном щелоке от 65 % - 70 % до 80 % - 85 % изменяет материальный и энергетический баланс, а также условия сжигания в регенерационном котле. Объем топочного газа снижается с уменьшением количества воды, поступающей в печь. Повышением содержания сухих веществ можно увеличить производительность СРК.

Достигаемый экологический эффект

При повышении концентрации щелока, поступающего на сжигание в СРК, до 80 % снижаются выбросы серы в атмосферу.

Воздействие на окружающую среду

Выбросы серы от регенерационного котла составляют до 5-50 мг S/нм ³ топочного, газа или 0,1-0,3 кг/т в. с. ц., иногда они падают почти до нуля из-за того, что большее количество натрия испаряется и реагирует с серой.

Эксплуатационные данные

Данное мероприятие было опробовано на нескольких целлюлозных заводах в России. Эксплуатационные расходы на усовершенствование системы укрепления щелока незначительны благодаря увеличению экономии энергии (в данном случае она составляет 1 % - 7 %) и усилению мощности регенерационного котла. Увеличение содержания сухих веществ в регенерационном котле может привести даже к некоторой чистой экономии.

Область применения

Мероприятия по укреплению щелока после выпарки целесообразны как на новых, так и на действующих заводах по производству сульфатной целлюлозы.

Однако максимум содержания СВ ограничивается увеличением вязкости и наличием тенденции к расслаиванию концентрированного черного щелока. Это зависит от породы древесины и температуры.

Факторы реализации

Предприятия по производству сульфатной целлюлозы могут столкнуться с проблемой выбросов диоксида серы, которые можно снизить при сжигании в содорегенерационном котле щелока с повышенным содержания сухих веществ. Повышение мощности регенерационного котла на 4 % - 7 % также является весомым аргументом для предприятия.

Ссылочная литература: [32].

4.1.16 Улучшенная промывка шламов от регенерации химикатов

Описание технологии

Известь (СаО) используется для каустизации зеленого щелока (Na ₂S + Na ₂CO ₃). После каустизации образуется известковый шлам (СаСО ₃). Известковый шлам обжигается в известерегенерационной печи, в результате чего карбонат кальция разлагается с образованием извести. Перед тем как известковый шлам попадает в известерегенерационную печь, его необходимо промыть для удаления остатков гидроксида натрия, сульфида натрия и прочих солей натрия, а затем обезводить. Оборудованием для промывки известкового шлама обычно являются осветлители (отстойники) или фильтры разных конструкций. В прошлом для этой цели широко использовались двухступенчатые промывные аппараты, однако современная одноступенчатая промывка шлама в блочном отстойнике с совмещенным баком или на фильтрах давления или дисковых фильтрах становится доминирующей.

Усовершенствованная промывка известкового шлама может снизить содержание взвешенных веществ в белом щелоке со 100 мг/дм ³ до 0-30 мг/дм ³ при использовании современных фильтров. Сухость известкового шлама также может быть увеличена с 50 % - 60 % до 70 % - 80 %. Более эффективная промывка уменьшает содержание остаточного натрия (0,1 %...0,2 % в ед. Na ₂O от массы шлама) в известковом шламе, снижая, таким образом, образование сероводорода в известерегенерационной печи в процессе обжига шлама.

Если промывка проводится до слишком низкого содержания натрия, то выбросы восстановленных серосодержащих соединений с топочными газами могут возрасти, по-видимому, вследствие снижения их взаимодействия с шламом, в котором в первую очередь они реагируют с солями натрия, а также с натрием, частично переходящим при высокой температуре обжига (1100 °C - 1250 °С) в газовую фазу.

Необходим контроль остаточного натрия для предотвращения обрастания известерегенерационных печей спекшимся шламом.

Достигаемый экологический эффект

Снижение концентрации Na ₂S в известковом шламе, уменьшение образования H ₂S в известерегенерационной печи в процессе обжига шлама.

Воздействие на окружающую среду

Снижение содержания сероводорода и дурнопахнущих органических соединений серы от дымовых газов известерегенерационной печи.

Эксплуатационные данные

Улучшенная промывка известкового шлама применяется на практике на целлюлозных заводах в Европе более 20 лет. Контроль остаточного натрия необходим для предотвращения обрастания известерегенерационных печей спекшимся шламом.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Снижение содержания H ₂S и дурнопахнущих органических восстановленных соединений серы (ОВС) и, соответственно, запаха от дымовых газов известерегенерационной печи.

Ссылочная литература: [33].

4.1.17 Обезвоживание отходов цикла регенерации химикатов

Описание технологии

При регенерации химикатов сульфатного производства образуются различные фракции твердых отходов: шлам зеленого щелока и известковый шлам.

Шлам зеленого щелока и известковый шлам часто смешиваются, и очень трудно дать отдельные цифры. В общей сложности сумма варьируется примерно между 10 и 60 кг/т целлюлозы, в среднем около 30 кг/т целлюлозы. Состав таких смешанных отходов меняется и делится на две группы: одна почти без известкового шлама (< 2 %) и другие с массой известкового шлама (около 75 % в среднем). Шлам зеленого щелока обычно сушат на барабанных фильтрах с подслоем известкового шлама (содержание сухих веществ - 30 % - 70 %). Если используются центрифуги, содержание сухих веществ в шламе составляет около 8 % - 20 %.

Достигаемый экологический эффект

Снижение объема шламов, вывозимых на полигоны.

Воздействие на окружающую среду

Снижение потерь химикатов в цикле регенерации.

Эксплуатационные данные

Контроль сухости шлама и расхода воды на промывку шлама.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Сокращение объема вывозимых отходов.

Ссылочная литература: [34].

4.1.18 Электрофильтры после СРК, ИРП, котла для сжигания коры и осадков очистных сооружений

Описание технологии

Основная часть выбросов от котлов по сжиганию древесных отходов (корьевых котлов) - это твердые частицы (пыль). Как правило, корьевые котлы имеют циклоны для сбора пыли (эффективность 85 %). Однако сегодня все чаще применяются электрофильтры с эффективностью очистки свыше 95 %.

Применение различного типа топлива также влияет на выбросы пыли. При сжигании в известерегенерационной печи для минимизации количества частиц CaO, Na ₂SO ₄ и Nа ₂СО ₃ в топочных газах можно установить электрофильтр. Электрофильтр существенно эффективней улавливает пыль, чем скруббер. При наличии газопромывного оборудования электрофильтр устанавливают до скруббера.

Основным природоохранным результатом при очистке топочных газов корьевых котлов является снижение в них концентрации твердых частиц с 250-500 мг/нм ³ до 100-150 мг/нм ³ при использовании циклонов. Основную часть пыли составляет СаО. В основном СаО выделяется с загрузочного конца печи. Количество пыли, поступающее от горячего конца печи, значительно ниже. Основными компонентами выбросов пыли из дымовой трубы являются мелкие частицы Na ₂SO ₄ и Nа ₂СО ₃, поскольку частицы СаО более эффективно улавливаются в оборудовании для очистки дымовых газов.

Достигаемый экологический эффект

Снижение выбросов пыли в воздух.

Воздействие на окружающую среду

Снижение концентрации твердых частиц в топочных газах корьевых котлов при использовании электрофильтра до 20-40 мг/м ³ (при 10 % О ₂ в сухом газе), эффективность очистки свыше - 95 %.

Эксплуатационные данные

Данное мероприятие применяется на нескольких предприятиях.

Электрофильтр требует регулярного текущего ремонта и контроля его работы. Перегрузка или неравномерная нагрузка может вызвать нарушение работы камер фильтра.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Снижение выбросов пыли в воздух.

Ссылочная литература: [35].

4.1.19 Котлы для сжигания коры и осадков очистных сооружений, непровара и топливоподготовка для них

Описание технологии

На сегодняшний день наилучшим способом сжигания отходов производства и осадков очистных сооружений является применение технологии "кипящего слоя". Данная технология получила широкое применение на большинстве целлюлозно-бумажных предприятий в мире и в России.

Имеющийся многолетний опыт эксплуатации котлов с данной технологией, результаты режимных и балансовых испытаний специализированных организаций позволили производителям разработать котлы с достаточно высоким КПД.

Котлы могут работать в широком диапазоне соотношения топливных смесей: хвойная кора, лиственная кора, осадок (необработанный ил) от биологической очистки сточных вод, опилки, непровар.

При наличии эффективной системы топливоподготовки (описание системы приведено в 2.6) современные конструкции котлов позволяют поддерживать стабильный режим выработки тепла с возможностью его дальнейшего использования для получения электроэнергии.

Достигаемый экологический эффект:

- сокращение добычи ископаемого топлива;

- сокращение покупной электроэнергии и тепла;

- сокращение территорий, отведенных под полигоны и отвалы производственных отходов;

- возможность дальнейшего использования уловленной золы и донного осадка в строительстве и производстве строительных материалов;

- сокращение выбросов парниковых газов.

Воздействие на окружающую среду

- вредные выбросы с дымовыми газами, включая: окислы азота (NO ₂), оксиды серы (SO ₂), оксид углерода (СО), взвешенные вещества;

- удельные показатели выбросов вредных веществ: окислы азота (NO ₂) < 250 мг/нм ³, оксиды серы (SO ₂) < 500 мг/нм ³, оксид углерода (СО) < 250 мг/нм ³, взвешенные вещества < 100 мг/нм ³;

- использование добавочного песка для компенсации уноса;

- потребление воды для систем охлаждения и восполнения потерь;

- шум от работающего оборудования (< 80 дБА на расстоянии 1 м).

Эксплуатационные данные

Круглосуточный учет потребляемой воды и электроэнергии с помощью приборов.

Учет расхода добавочного песка.

Обязательное проведение режимных испытаний котлов после нарушения режимов работы и внесения изменений в настроенные параметры.

Проведение периодической проверки воздухоохранной деятельности котельной представителями внутриведомственной службы экологического контроля (не реже 1 раза в год) или государственной службы экологического контроля (не чаще 1 раза в 3 года).

Оценка объективных факторов, влияющих на результаты расчетов выбросов котельной и не зависящих от эксплуатационного персонала, осуществляется по следующим показателям: нагрузка котлов, расход топлива, качество топлива (содержание серы, азота, золы, теплота сгорания), состав оборудования.

Измерение концентрации загрязняющих веществ в дымовых газах производится при фактических режимах работы котлов и золоулавливающего оборудования в период проведения проверки.

Область применения

Ограничение применения - при наличии в иловом осадке соединений сульфата натрия и высокой щелочности топливной смеси.

Факторы реализации

Зависимость производства от покупной электроэнергии и тепла.

Снижение себестоимости продукции.

4.1.20 Биологическая очистка сточных вод

Описание технологии

Биологическая (вторичная) очистка сточных вод - это очистка с помощью активного ила путем адсорбции, хемосорбции, биосорбции, коагуляции, биоокисления. Здесь окисляется большинство существующих загрязняющих веществ в сточных водах. Бактерии могут питаться как органикой, так и минеральными составляющими - железом, медью, нефтепродуктами, даже тяжелыми металлами. Дополнительным преимуществом этого способа является его саморегуляция. В активном иле присутствует достаточно большое разнообразие биологических видов. В зависимости от состава сточных вод колония одних из них увеличивается, других - уменьшается. Таким образом, их симбиоз поддерживает естественный баланс. Перед вторичной очисткой обычно присутствует ряд стадий первичной обработки: удаление взвешенных веществ, нейтрализация, охлаждение, усреднение потоков.

В большинстве случаев сточные воды ЦБК очищают аэробными методами. Анаэробная очистка не позволяет достичь в очищенных сточных водах концентраций загрязняющих веществ по БПК и ХПК, допустимых к сбросу в водоем. Поэтому для предприятий ЦБП анаэробная очистка может работать только в сочетании с аэробной ступенью.

4.1.20.1 Процесс с использованием активного ила

Описание технологии

Очистные сооружения с активным илом состоят из двух основных узлов: бассейна для аэрации (аэротенка) и вторичного отстойника. В аэротенках сточные воды обрабатываются активным илом, во вторичных отстойниках осуществляются осаждение и отделение ила от очищенной воды. Основная часть активного ила возвращается в аэротенки для поддержания высокой концентрации ила. Небольшая часть активного ила удаляется из системы в качестве избыточного активного ила.

Для окисления органики, дыхания микроорганизмов и для поддержания активного ила во взвешенном состоянии в систему биологической очистки подается воздух. Применяются различные типы аэраторов: поверхностные аэраторы, погружные турбинные аэраторы, мелкопузырчатые и струйные аэраторы.

Проекты существующих очистных сооружений отличаются количеством ступеней, конструкцией аэротенков, аэраторов и вторичных отстойников, оборудованием для обработки избыточного активного ила.

Процесс с использованием активного ила является наиболее распространенным в отрасли ЦБП и используется в 60 % - 75 % всех сооружений биологической очистки.

Достигаемый экологический эффект

Обычные значения степени снятия БПК составляют 85 % - 98 %, удаления ХПК - 60 % - 85 %, уменьшения содержания АОХ - 40 % - 65 %.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

При очистке сточных вод образуется избыточный активный ил, который после обезвоживания может сжигаться в котле-утилизаторе, обеспечивая дополнительную выработку тепла.

Область применения

Установки с активным илом успешно применяются в течение многих лет на различных заводах по производству сульфатной целлюлозы.

Факторы реализации

Биологическую очистку активным илом предпочтительнее использовать в тех случаях, когда необходима высокая или очень высокая эффективность очистки.

4.1.20.2 Аэрируемый пруд

Описание технологии

Аэрируемый пруд представляет собой накопитель большого объема с длительностью пребывания в нем сточных вод в течение 3-20 дней. Микроорганизмы культивируются в суспензии в большом количестве жидкости, достигая в пруду концентрации 100-300 мг/л. Наличие кислорода для роста микроорганизмов обеспечивается механическими аэраторами. Оборудование для аэрации также обеспечивает перемешивание, необходимое для поддержания твердых веществ во взвешенном состоянии и усиления микробного действия. Биологический процесс не предусматривает рециркуляцию биомассы в водоеме. Осажденный ил удаляется редко, один раз в 1-10 лет.

Типичный уровень эффективности очистки составляет 40 % - 85 % по БПК, 30 % - 60 % по ХПК, 20 % - 45 % по АОХ.

Достигаемый экологический эффект

В настоящее время применение аэрируемых прудов стало менее распространенным. Основными причинами являются более низкая эффективность удаления загрязняющих веществ по сравнению с использованием активного ила, большие площади для строительства, высокие энергетические затраты для аэрации, проблемы с пенообразованием и запахом сточных вод.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

Для сооружения аэрируемого пруда требуются значительные территории, которые не всегда имеются поблизости от предприятия или на его территории.

При очистке в аэрируемых прудах образуется меньше шлама, чем при использовании активного ила. Утилизация шлама путем его сжигания требует, как правило, больше обезвоживающих химикатов и вспомогательного топлива в пересчете на сухой вес шлама, чем в процессе с применением активного ила.

Область применения

Аэрируемые пруды используются в течение продолжительного времени на многих целлюлозно-бумажных предприятиях для достижения среднего уровня удаления загрязнений из сточных вод. В настоящее время многие действующие пруды прекратили свою работу или были модифицированы в высокоэффективные установки с использованием активного ила или в водоемы для дополнительной очистки сточных вод.

Факторы реализации

Аэрируемый пруд можно использовать в тех случаях, когда достаточно не очень значительного снижения содержания органики в сточных водах.

4.1.20.3 Мембранный биореактор

Описание технологии

Продолжает развиваться технология очистки сточных вод на мембранных биореакторах (MBR), сочетающая биологическую обработку активным илом с механической мембранной фильтрацией.

Основным отличием мембранного биореактора от систем традиционной биологической очистки в аэротенках является наличие мембранного модуля, который используется для разделения иловой смеси и представляет собой альтернативу широко применяемому методу осаждения активного ила во вторичных отстойниках.

В зависимости от взаимного положения реактора и мембранного модуля различают две основные конфигурации MBR:

- погружной мембранный биореактор (мембранный модуль погружен непосредственно в аэротенк, фильтрация происходит под действием вакуума);

- внешний мембранный биореактор с циклом рециркуляции (мембранный модуль находится вне аэротенка и объединяет в себе функции вторичного отстойника и сооружений доочистки).

Высокие концентрации активного ила (до 10-20 г/л) позволяют эксплуатировать биореактор в режиме низких нагрузок, что создает резерв окисляющей способности, повышает устойчивость биоценоза активного ила к колебаниям состава сточных вод и пиковым нагрузкам, обеспечивает стабильное качество очистки, многократно повышают окисляющую мощность сооружения. Кроме того, высокие дозы ила позволяют сократить время пребывания сточных вод в сооружении. Площадь, занимаемая мембранными биореакторами, в 2-4 раза меньше площади, занимаемой традиционными сооружениями биологической очистки.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение сброса органических веществ, фосфора, азота, АОХ.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

Данный метод очистки сточных вод обеспечивает стабильное качество очистки, сокращает время пребывания сточных вод в сооружениях, уменьшает занимаемые сооружениями площади.

Область применения

Может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

Преимущества МВR перед классической технологией проявляются в наибольшей степени при наличии в сточных водах трудноокисляемых загрязнений, высоких требованиях к качеству очищенной воды и отсутствии свободных площадей.

4.1.20.4 Биореактор с подвижным слоем

Описание технологии

Метод основан на использовании специальных пластиковых неокисляемых насадок, которые постоянно находятся в условиях интенсивной турбулентности в течение всего процесса. Сточные воды заполняют биореактор с подвижным слоем (MBВR), хлопья активного ила закрепляются и развиваются на свободно плавающих во всем объеме резервуара подвижных носителях, образуя пленку на поверхности этих насадок, тем самым снижая количество органических загрязнений в сточных водах.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение сброса органических веществ, фосфора, азота, АОХ.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

Данный метод очистки сточных вод позволяет очищать сточные воды с загрязнениями высокой концентрации, сокращает время пребывания сточных вод в сооружениях, уменьшает занимаемые сооружениями площади, не требует постоянного обслуживания.

Область применения

Может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

Эта технология все еще остается достаточно дорогой и реализуется в основном для очистки концентрированных производственных сточных вод при ограниченности территории строительства и высоких требованиях к качеству очистки.

4.1.20.5 Комбинированная анаэробная и аэробная очистка

Описание технологии

Метод заключается в том, что сточные воды подвергаются воздействию как анаэробных, так и аэробных микроорганизмов. Этот метод является экономически выгодным, если концентрация ХПК в производственных сточных водах перед первым этапом - анаэробной очисткой - составляет не менее 1000-2000 мг/л. При этом содержание взвешенных веществ должно быть не выше 200-500 мг/л.

Примечание: описание аэробных методов биологической очистки представлено также в разделе 2.9.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение сброса загрязненных сточных вод в водоем.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

Данный метод очистки сточных вод позволяет очищать высококонцентрированные сточные воды.

Область применения

Может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

На действующих предприятиях целесообразно вводить стадию анаэробной очистки в том случае, если аэробная стадия достигла своего максимального потенциала или перегружена.

4.1.21 Обезвоживание осадков очистных сооружений

Описание технологии

На очистных сооружениях предприятий ЦБП образуется большое количество осадка на ступени первичной очистки, избыточного активного ила при биологической очистке и шлама при доочистке. Обработка всех видов осадков осуществляется, как правило, совместно, поскольку осадки биологической и химической очистки плохо обезвоживаются и для улучшения способности к обезвоживанию их необходимо смешивать с волокнистым осадком.

Целью обезвоживания является по возможности большее удаление воды из осадка для упрощения его окончательной утилизации. Осадки с биологической и химической очистки обычно перед обезвоживанием сгущаются в гравитационных сгустителях. При этом содержание сухих веществ увеличивается с 1 % - 2 % до 3 % - 4 %. Перед обезвоживанием осадок, как правило, обрабатывается химикатами (раствор полимера).

В настоящее время для обезвоживания применяются ленточные прессы, шнек-прессы, центрифуги-декантаторы, камерные фильтр-прессы, сепараторы.

Наибольшее распространение получили ленточные прессы, которые надежно работают и позволяют получить достаточно высокое содержание сухих веществ: 40 % - 50 % для волокнистого осадка и 25 % - 40 % для смеси волокнистого, биологического и химического осадков. Также широко применяются шнек-прессы, позволяющие достичь еще большего содержания сухих веществ. Применение шнек-прессов после ленточных прессов позволяет увеличить содержание сухих веществ на 10 %.

Для осадков с очень плохой способностью к обезвоживанию (чистый осадок с биологической или химической очистки) используются центрифуги-декантаторы.

Обезвоживание осадка позволяет уменьшить его объем приблизительно в 20 раз. Осадок после обезвоживания можно сжигать, получая дополнительную тепловую энергию.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение количества отходов на захоронение и утилизацию.

Воздействие на окружающую среду

Снижение загрязнения грунтовых вод.

Эксплуатационные данные

Уменьшение объема осадка приблизительно в 20 раз, упрощение окончательной утилизации осадка.

Область применения

Обезвоживание осадка может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

Необходимость увеличения содержания сухих веществ в целях упрощения транспортировки и окончательной утилизации осадка.

4.1.22 Улучшенные системы переработки брака (БДМ/КДМ)

Система сбора и переработки брака предусматривает аккумуляцию брака от всех технологических переделов в бассейне-аккумуляторе, что обеспечивает стабильность работы потока машины и дозирования брака в композицию бумаги/картона. Аккумуляция брака является важным фактором при остановах производства и сокращает сброс волокна в канализацию.

Система подготовки брака, включая сгущение, дороспуск, очистку, сортирование на щелевых сортировках в несколько ступеней, обеспечивает оптимальное качество вторичного волокна для использования его в композиции бумаги/картона.

4.1.23 Системы улавливания волокна из избыточной (сточной) воды БДМ/КДМ

В технологическом процессе производства бумаги/картона предусматривается установка внутрицеховой очистки избыточной оборотной воды с целью использования осветленного фильтрата взамен свежей воды и возврата уловленного волокна в технологический поток.

Очистка избыточной оборотной воды может проводиться на дисковых фильтрах или флотационных ловушках.

Принципиальная схема приведена в раздел 2.7.5 (см. рисунок 2.29).

4.1.24 ЛОС до очистных сооружений

Локальные системы очистки воды внутри цехов рассмотрены в разделе 2.7.5.

4.1.25 Внедрение системы АСОДУ

Современные целлюлозно-бумажные предприятия, применяющие современные технологии и оборудование, практически не имеют постоянного обслуживающего персонала, присутствующего в производственном цехе или участке. Оперативное управление производственным процессом осуществляется операторами производственных цехов или участков с помощью автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ).

Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ) предназначена для контроля и управления производственными процессами, повышения эффективности и безопасности работы предприятия, минимизации влияния человеческого фактора.

Внедрение системы АСОДУ позволяет осуществлять:

- оперативный контроль параметров и режимов технологических и производственных процессов;

- отслеживание состояния технологического оборудования;

- мониторинг объема и качества произведенной продукции;

- координация работы в соответствии с нормативными требованиями, договорными обязательствами, календарными графиками и сменно-суточными заданиями;

- контроль нештатных ситуаций, принятие мер для предупреждения и устранения нарушений;

- протоколирование событий, ведение архивов данных.

4.1.26 Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии

Процесс производства бумаги и картона является энергоемким. При относительно неизменном удельном потреблении пара расход электроэнергии имеет тенденцию к постепенному увеличению. Это связано с увеличением скорости бумагоделательных машин и усовершенствованием систем подготовки волокнистых полуфабрикатов для отлива бумажного полотна.

Как правило, предприятия по производству бумаги и картона имеют в своем составе теплоэнергетическую ТЭЦ, включающую стандартные энергетические котлы и турбины. В качестве топлива используются отходы производства в виде макулатуры, бумажного брака, а также органические виды топлива - газ или мазут.

КПД такой теплоэнергетической ТЭЦ ориентировочно составляет 50 % - 60 %. Потери при выработке тепловой и электрической энергии могут быть сокращены за счет комбинированной выработки тепла и электроэнергии (КТЭ). Энергетические установки, использующие принцип КТЭ, имеют КПД 80 % и более по сравнению с обычными энергоустановками, за счет чего может быть снижен расход топлива и выбросы CO ₂ в атмосферу.

На предприятиях по производству бумаги и картона применяются различные схемы энергоустановок комбинированного типа. Наиболее распространена и более эффективна по КПД парогазовая установка. При постоянных расходах пара данная установка позволяет вырабатывать больше электричества, чем на обычных установках. Как и в стандартной газовой турбине, воздух всасывается из атмосферы и сжимается. В камере сжигания топливо и воздух из компрессора газовой турбины смешиваются и происходит сжигание. Образовавшийся при сжигании газ расширяется в турбине, заставляя вращаться ее роторы, установленные с турбиной на одном валу. В установках комбинированного типа тепловая энергия, заключенная в исходящих из турбины газах, используется для выработки пара в парогенераторе, который, в свою очередь, служит для дополнительной выработки электроэнергии в паровой турбине. Этот принцип позволяет получить КПД на установках комбинированного типа 80 % и более.

Комбинированная выработка тепла и электроэнергии является хорошо известной и апробированной технологией на предприятиях по производству бумаги и картона в мире.

Достигаемый экологический эффект, воздействие на окружающую среду, эксплуатационные данные, область применения и факторы реализации (см. раздел 4.1.19).

4.2 Технологии, рассматриваемые при определении НДТ в производстве сульфитной целлюлозы

Перечень наилучших доступных технологий производства сульфитной целлюлозы приведен в таблице 4.3.

Некоторые технологии, используемые для снижения и предотвращения эмиссий, пригодные для сульфатных заводов, можно использовать и на заводах сульфитной целлюлозы. Чтобы избежать повторов, в таблице 4.3 даны ссылки на разделы, в которых рассмотрены аналогичные технологии.

Таблица 4.3 - Перечень наилучших доступных технологий производства сульфитной целлюлозы

Технология	Описание	Применяемость
Сухая окорка древесины	4.1.1	Широко применяется
Модифицированная варка целлюлозы	4.1.2	Применяется на новых и существующих предприятиях
Замкнутая система сортирования и эффективная промывка небеленой целлюлозы	4.1.3	Применяется на новых и существующих предприятиях
Повторное использование конденсатов целлюлозных производств или их отдельная очистка	4.1.8	Широко применяется
Сбор газов с высокой концентрацией сернистого ангидрида и их дальнейшее использование в технологии для приготовления варочных растворов	4.2.1	Широко применяется
Рекуперация тепла при производстве целлюлозы	4.2.2	Широко применяется
Буферные емкости для сбора избыточных щелоков и оборотной воды	4.1.10	Широко применяется
Котлы для сжигания древесно-корьевых отходов, осадков очистных сооружений и топливоподготовка для них	4.1.19	Широко применяется
Электрофильтры котлов для сжигания древесно-корьевых отходов, осадков очистных сооружений	4.1.18	Широко применяется
Биологическая очистка сточных вод	4.1.20	Широко применяется
Обезвоживание осадков очистных сооружений	4.1.21	Широко применяется
Улучшенные системы переработки брака (БДМ и КДМ)	4.1.22	Широко применяется
Системы улавливания волокна из оборотных и (или) сточных вод БДМ/КДМ	4.1.23	Широко применяется
Внедрение автоматизированной системы управления производством (АСОДУ)	4.1.25	Широко применяется

4.2.1 Сбор газов с высокой концентрацией диоксида серы и их дальнейшее использование в технологии для приготовления варочных растворов

Описание технологии

Диоксид серы присутствует в газовых выбросах при приготовлении варочных растворов, при варке целлюлозы, упаривании образующихся щелоков и при их сжигании.

Абсорбционная система кислотного цеха, в которой производится сырая кислота (сырой бисульфитный раствор), обеспечивает высокую степень улавливания диоксида серы (99,8 % - 99,9 % и выше) при его остаточном содержании в отходящих газах не выше 0,01 %. При этом она часто используется и для очистки газовых выбросов от диоксида серы от других источников. Как правило, в нее (обычно в хвостовую колонку) направляются газы с высокой концентрацией диоксида серы, имеющие сравнительно небольшой объем. Значительный объем подводимых газов может повлиять на стабильность работы кислотного цеха и снижение его производительности. Кроме того, могут возникать трудности с транспортировкой газов из-за удаленности источников выброса.

В таких случаях целесообразно использовать газоочистные аппараты с собственным контуром орошения, отделенные от системы абсорбции кислотного цеха. Избыточное количество поглотительного раствора, содержащего уловленный диоксид серы, передается в кислотный цех для приготовления сырой кислоты.

В процессе улавливания диоксида серы происходит также утилизация тепла газовых выбросов.

При сжигании упаренных щелоков, при котором вся сера щелока превращается в диоксид серы, абсорбционная система имеет пропускную способность по газу в 10-15 раз больше. Поэтому она может принять практически все газовые выбросы, содержащие диоксид серы, включая газовые выбросы большого объема и низкой концентрации. Степень улавливания диоксида серы в ней составляет 99,5 % - 99,9 %. При этом газы с наибольшей концентрацией и небольшим объемом могут направляться в систему абсорбции магний-регенерационного котла. Менее концентрированные газы с большим объемом могут использоваться в качестве части воздуха, необходимого для сжигания щелоков. Специфические органические вещества газовых выбросов сгорят с выделением дополнительного количества тепла.

Выбор схемы сбора газовых выбросов, содержащих диоксид серы, зависит от конкретных условий целлюлозного производства.

Достигаемый экологический эффект

Снижение суммарных выбросов диоксида серы.

Воздействие на окружающую среду

За счет сбора и утилизации газовых выбросов суммарные выбросы диоксида серы могут быть снижены на 99 % и более, что оказывает существенное влияние на улучшение качества воздуха.

Эксплуатационные данные

Указанные выше мероприятия широко используются.

На многих старых предприятиях оборудование для вымывки целлюлозы из варочных котлов и ее промывки открытого типа, кислотные и щелоковые баки сообщаются с атмосферой, источники выбросов удалены друг от друга. Поэтому сбор и утилизация отходящих газов от этих источников требуют больших затрат.

Область применения:

Мероприятия по утилизации диоксида серы из газовых выбросов применимы как на новых, так и на действующих предприятиях. На последних эти мероприятия организовать сложнее по вышеуказанным причинам.

Факторы реализации

Уменьшение запаха и суммарных выбросов диоксида серы, а также снижение расхода серы на варку.

4.2.2 Рекуперация тепла при производстве целлюлозы

Описание технологии

В процессе варки сульфитной (бисульфитной) целлюлозы производятся сдувки избыточных парогазов из варочного котла. Эти сдувки имеют высокое тепло- и влагосодержание. Кроме того, в них находится значительное количество сернистого ангидрида. Для утилизации тепла и диоксида серы служит система регенерации, состоящая из нескольких регенерационных емкостей, в которых парогазовые сдувки проходят противоточно движению сырой кислоты (сырого бисульфитного раствора). При этом пары воды конденсируются, отдавая тепло сырой кислоте, нагревая ее с 20 °C - 80 °C до 70 °C - 80 °C и выше, а диоксид серы поглощается сырой кислотой, образуя варочную кислоту с повышенной крепостью. Непоглощенные газы поступают на доулавливание диоксида серы в систему абсорбции кислотного цеха и (или) на газоочистные аппараты.

Существует несколько вариантов схем регенерации, в том числе с охлаждением сдувочной парогазовой смеси в теплообменниках сырой кислотой и водой. Каждая имеет свои плюсы и минусы и применяется в зависимости от условий конкретных предприятий.

При классической сульфитной варке от сдувок утилизируется 0,2-0,3 Гкал/т, при бисульфитной - до 0,4-0,45 Гкал/т.

Кроме того, при отборе щелока из варочного котла после окончания варки происходит вскипание щелока с образование большого количества парогазовой смеси с большим теплосодержанием. Они поступают в теплообменники, где пары воды конденсируются, нагревая воду, которая используется при промывке целлюлозы. Несконденсировавшиеся газы направляются на утилизацию сернистого ангидрида.

При этом утилизируется примерно такое же количество тепла, как и от сдувок.

Достигаемый экологический эффект

Экономия затрат тепловой энергии на варку, а, следовательно, и снижение выбросов от сжигания топлива. Снижение теплового загрязнения и выбросов диоксида серы.

Воздействие на окружающую среду

Снижает тепловую и экологическую нагрузку на атмосферу.

Эксплуатационные данные

Указанные выше мероприятия в разных вариантах широко используются.

Эксплуатация оборудования, работающего в неблагоприятных (агрессивных) условиях требует значительных затрат.

Область применения

Мероприятия по утилизации тепла и диоксида серы применимы как на новых, так и на действующих предприятиях.

Факторы реализации

Снижение расхода тепла и серы на варку, а также уменьшение выбросов диоксида серы.

4.3 Технологии, рассматриваемые при определении НДТ в производстве механической (древесной) массы

В этом разделе в таблице 4.4 приводятся все соответствующие технологии, которые в настоящее время используются для предотвращения образования или уменьшения эмиссий и отходов и призваны экономить энергию и сырье как на существующих производствах, так и на вновь создаваемых. Этот список технологий не полный и его можно продолжить. Эти технологии включают меры, принятые в процессе производства, и самостоятельные технологии, дающие возможность для совершенствования процесса и предотвращения образования загрязнений и борьбы с ними.

Таблица 4.4 - Перечень наилучших доступных технологий производства механической (древесной) массы

Технология	Описание	Применяемость
Производство дефибрерной древесной массы из елово-пихтовой балансовой древесины на цепных дефибрерах, оснащенных системой термодефибрирования (ДДМ)	4.3.1	Широко применяется
Производство дефибрерной древесной массы из елово-пихтовой балансовой древесины на дефибрерах под давлением (ДДМД)	4.3.2	Широко применяется
Производство термомеханической массы методом RTS	4.3.3	Широко применяется
Производство химико-термомеханической массы (ХТММ) по способу ЩПММ	4.3.4	Широко применяется
Минимизация расхода электроэнергии, установочной площади, затрат на техническое обслуживание при сортировании механических масс	4.3.5	Широко применяется
Эффективная промывка и управление процессом	4.3.6	Широко применяется
Очистка сточных вод предприятия, производящего ХТММ в составе интегрированного предприятия. Замыкание цикла посредством выпарки и сжигания концентратов	4.3.7	Широко применяется
Частичное или полное повторное использование чистой охлаждающей воды	4.1.8	Широко применим

4.3.1 Производство дефибрерной древесной массы из елово-пихтовой балансовой древесины на цепных дефибрерах, оснащенных системой термодефибрирования (ТДДМ)

Описание технологии

Процесс термодефибрирования осуществляется на модернизированных цепных дефибрерах, оборудованных системой автоматического контроля и регулирования температуры массы и оборотной воды (в ванне и линии оборотной воды), и созданием определенного уровня подпора жидкости над зоной дефибрирования (200-500 мм) путем оснащения дефибрера дополнительными узлами уплотнения шахты у дефибрерного камня. Слой воды конденсирует пары, образующиеся в процессе дефибрирования, и тем самым снижает потери избыточного тепла. Система автоматического регулирования поддерживает в конце зоны дефибрирования температуру, равную 100 °С. Использование автоматического регулирования увеличивает интервалы насечки дефибрерного камня и повышает качество массы.

4.3.2 Производство дефибрерной древесной массы из елово-пихтовой балансовой древесины на дефибрерах под давлением (ДДМД)

Описание технологии

Дефибрерная древесная масса под давлением (ДДМД) получается на прессовых дефибрерах, оборудованных узлами уплотнения загрузки дефибрера балансом и ванны дефибрера, позволяющими повысить давление в дефибрере выше атмосферного и температуру в ванне дефибрера. Из ванны дефибрера масса поступает на измельчитель щепы и выдувается под давлением в циклон, в котором происходит отделение пара от массы. Из циклона масса поступает на сгуститель, где из нее отбирается оборотная горячая вода, используемая в замкнутом цикле на дефибрирование.

В дальнейшем процесс сортирования, очистки, отбелки, размола отходов и сгущения готовой массы аналогичен традиционному процессу получения дефибрерной массы.

4.3.3 Производство термомеханической массы методом RTS

Описание технологии

Одной из технологий термомеханической массы, получивших наиболее широкое распространение в последние годы и с полным основанием относящихся к разряду НДТ, является технология RTS, в названии которой R соответствует Residencetime (длительность пребывания при высоком давлении пара), Т - Tempreture (повышенная температура щепы при гидротермической обработке) и S - Speed (значительно более высокая скорость вращения дисков рафинера на первой ступени размола). Эти три фактора были изменены в данной технологии по сравнению с традиционной технологией получения ТММ, что позволило сократить УРЭ на весьма значительную величину - примерно от 15 % до 22 % - 24 %. Однако изменение величины одного или даже двух из перечисленных факторов не позволяет достичь указанного эффекта без ухудшения каких-нибудь других показателей процесса или качества массы. Именно при оптимизации измененных значений всех трех показателей и достигается отмеченное выше снижение УРЭ и улучшение некоторых других показателей качества массы.

Длительность пребывания щепы в нагретом состоянии в процессе пропарки при традиционной технологии составляет около 2 мин. В технологии RTS она сокращена до 10-20 с. Однако это существенное снижение продолжительности термического воздействия на щепу компенсируется одновременным значительным повышением температуры процесса. Если в традиционном процессе щепу нагревают перед первой ступенью размола до 120 °C - 130 °C (соответствует избыточному давлению насыщенного пара 0,1-0,2 МПа), что ниже температуры стеклования лигнина (около 140 °С), то в способе RTS температуру щепы поднимают до примерно 160 °C, что соответствует давлению насыщенного пара, используемого при пропарке, 0,5-0,6 МПа. Такое же давление поддерживается и в рафинере первой ступени. Кроме изменения значений параметров гидролитической предобработки, в технологии RTS контролируются размеры щепы, ее уплотнение, влажность. Изменение указанных выше параметров процесса сопровождается также значительным увеличением скорости вращения дисков рафинера - с 1500-1800 об/мин в обычном процессе производства ТММ до 2500-3000 об/мин в способе RTS.

Повышение температуры щепы при размоле с одновременным сокращением продолжительности гидротермической обработки позволяет оптимизировать степень размягчения лигнина. Более высокая пластичность, гибкость волокон, достигаемая в способе RTS, снижает (по сравнению с традиционной технологией получения ТММ) повреждение клеточной стенки волокон при размоле. Кроме того, вследствие указанных изменений технологии предобработки щепы и сокращения продолжительности размола, в лигнине уменьшается образование хромофорных групп и структур, что снижает степень потери белизны механической массой и облегчает ее последующую отбелку, а также сокращается содержание в ней нежелательных экстрактивных веществ (смолы) при отжиме щепы в импресфайнере после пропарки. Значительное увеличение скорости вращения дисков приводит к повышению интенсивности размола. При традиционном способе получения ТММ повышение интенсивности размола приводит к усилению укорочения волокон и повреждения клеточной стенки, тем самым способствуя снижению сопротивления раздиранию и других прочностных показателей, увеличению количества обрывков волокон.

В способе же RTS правильно подобранное сочетание значений упомянутых выше переменных факторов предобработки при высокой интенсивности размола способствует оптимизации всего процесса с увеличением степени фибрилляции волокон при размоле (40 % - 45 % против 25 % - 30 % при обычной технологии), большей их поверхности, т.е. хорошо разработанной массе, с относительно малым содержанием грубых волокон и костры. При отливе бумаги или картона это приводит к повышению прочностных показателей продукции, в частности показателя сопротивления раздиранию при равной разрывной длине.

В настоящее время разработаны несколько вариантов RTS-технологии в зависимости от потребностей конкретного производства. Например, вариант с получением высоких оптических свойств массы сопровождается снижением УРЭ примерно на 15 % (с 2200 до 1900 /т в. с. волокна); вариант же с получением повышенных прочностных свойств массы (коэффициенты продавливания, разрыва, растяжения выше на 6 % - 11 %) требует тот же УРЭ, что и обычный способ получения ТММ.

4.3.4 Производство ХТММ по способу ЩПММ

Описание технологии

Щелочно-пероксидная механическая масса - ЩПММ (АРМР - Alkaline Peroxide Mechanical Pulp). От получения ХТММ по традиционной технологии данный способ отличается тем, что после сортирования и промывки щепа подвергается глубокой пропитке в 1-3 (чаще в две) ступени щелочным раствором пероксида водорода в специальных аппаратах - импресфайнерах, которые применяются и в вышеописанной технологии RTS. Высокая степень сжатия щепы (4:1) в импресфайнере обеспечивает ее последующую глубокую пропитку, приводя к удалению из щепы воздуха и воды, частично раскалывает ее вдоль волокон, способствуя облегчению разделения щепы на волокна при размоле. В щелочной раствор пероксида водорода на первой ступени пропитки добавляют комплексообразователь, связывающий металлы переменной валентности, содержащиеся в древесине, воде, техническом каустике и способные катализировать разложение пероксида. На второй и третьей ступенях пропитки для стабилизации пероксида обычно добавляют силикат натрия и сульфат магния. Перед каждой ступенью пропитки щепа попадает в специальный подогреваемый паром бункер, откуда она направляется в импресфайнер, а затем через пропиточный шнек в бункер перед следующей ступенью пропитки (или, по прохождении всех ступеней пропитки, в бункер перед рафинером первой ступени). Рафинеры в технологии ЩПММ работают обычно при атмосферном давлении. Однако в некоторых модификациях способа рафинеры первой ступени работают при повышенном давлении. Между ступенями размола, как правило, предусмотрен промывной пресс, а после последней ступени размола - бассейн для снятия латентности, как и в традиционной технологии получения ТММ. Отбелка по технологии ЩПММ происходит в процессе движения щепы по технологическому потоку, т.е. в данном случае, в отличие от традиционного способа получения ХТММ, не требуются специальные отбельные башни.

Технология ЩПММ требует повышенного расхода пероксида водорода и щелочи. Однако этот недостаток компенсируется повышенными прочностными свойствами ХТММ. Повышенный расход щелочи способствует более глубокой пластификации древесного вещества, что обеспечивает при размоле сохранение доли длинных волокон и снижение количества коротких. Волокна лучше набухают и переплетаются друг с другом. В результате возрастает количество контактов между ними, площадь этих контактов и, как результат, увеличение прочностных свойств массы и безобрывность в работе БДМ. Расход щелочи, а также пероксида водорода должен оптимизироваться в зависимости от вида картонно-бумажной продукции, для производства которой используется данная масса.

Процесс ЩПММ позволяет успешно получать ХТММ не только из лиственной (преимущественно осиновой), но и из хвойных пород древесины. Перечень видов бумаг, для производства которых может применяться ЩПММ, столь же широк, что и для ХТММ, получаемой традиционными методами: газетная, писчая и печатная, журнальная, специальные виды бумаг, покровные слои коробочного картона и т.д.

Достоинства технологии ЩПММ:

- отсутствие серосодержащих соединений (гидросульфит, сульфит натрия), что существенно облегчает очистку сточных вод, тем самым делая данную технологию более экологичной;

- отсутствие башен отбелки и сопровождающего их оборудования, так как отбелка осуществляется в процессе обработки щепы;

- относительно низкий расход энергии на размол (УРЭ по технологии ЩПММ примерно на 30 % ниже, чем при получении ХТММ по традиционным технологиям);

- капитальные затраты на строительство помещения и на оборудование для ЩПММ-установки примерно на 25 % ниже, чем при получении ХТММ по традиционным технологиям;

- гибкость процесса, позволяющего варьированием расхода каустика и пероксида водорода получать массу как из лиственной, так и хвойной древесины различных пород, предназначенную для производства широкого спектра бумажно-картонной продукции;

- более низкие эксплуатационные затраты в результате меньшего количества оборудования.

Естественно, как любая эффективная технология, данный способ параллельно с его внедрением в промышленность непрерывно подвергался совершенствованию. Было предложено несколько его модификаций, из которых наиболее перспективным считается способ, сочетающий комбинацию предварительной подготовки щепы и ее химической обработки, включающей отбелку, с обработкой в рафинере, предназначенной не только для размола щепы, но и для улучшения распределения и перемешивания химикатов в массе. В данной модификации способа ЩПММ щелочной раствор пероксида водорода частично вводится в щепу во время пропитки перед размолом, а часть его подается непосредственно в рафинер первой ступени, чем повышается эффективность использования энергии и химикатов. Кроме того, после рафинера первой ступени добавлен бассейн высокой концентрации массы, в котором достигается более полное завершение реакций отбелки и, следовательно, некоторое повышение белизны. После относительно глубокой химической обработки массы резко снижается расход энергии на размол. В настоящее время способ ЩПММ продолжает совершенствоваться в частности, на второй ступени размол проводят при низкой концентрации массы). Переход к низкой концентрации массы на этой ступени ее рафинирования позволил снизить ее костричность более чем в 2 раза (с 2,2 % до 1 %), уменьшить содержание в ней пучков волокон и при этом еще снизить более чем на 30 % суммарный УРЭ (с 940 до 710 /т в. с. д.). При этом все показатели массы остались неизменными, кроме некоторого снижения сопротивления раздиранию (на 10 %).

Особенности технологий RTS и ЩПММ

Основной особенностью технологии RTS по сравнению с традиционной технологией получения ТММ является сокращенная продолжительность гидротермической обработки щепы, но при более высокой температуре, превышающей температуру стеклования лигнина, а также в 1,7-2 раза более высокая скорость вращения дисков рафинера на первой ступени размола.

Технология (ЩПММ) производства беленой ХТММ с использованием пероксидной отбелки в щелочной среде отличается наличием 1-3 ступеней интенсивной пропитки щепы щелочным раствором пероксида водорода путем предварительного вытеснения из нее воздуха и воды посредством интенсивного механического сжатия в специальных аппаратах импресфайнерах. Размол в две ступени ведется при атмосферном или повышенном на первой ступени давлении с промывкой массы между ступенями размола. Отбелка осуществляется по мере движения массы по технологическому потоку при отсутствии отбельных башен. Иногда часть отбельных химикатов вводится в рафинер первой ступени, вследствие чего повышается эффективность использования энергии и химикатов. Кроме того, после рафинера первой ступени установлен бассейн массы высокой концентрации для более полного завершения процесса отбелки.

Достигаемый экологический эффект

Высокий выход конечного продукта из 1 кубометра исходного сырья позволяет сохранять лесные ресурсы. На одну тонну волокна по сравнению с производством целлюлозы требуется в 1,6-1,8 меньше древесины.

Воздействие на окружающую среду

Снижение количества отходов приводят к меньшим потерям волокна со сточными водами, а также к снижению их ХПК. Использование только окислительной отбелки пероксидом исключает на 100 % наличие в сточных водах соединений серы. Снижение расхода электроэнергии опосредствованно приводит к сжиганию меньшего количества топлива при получении электричества и тем самым к снижению эмиссий в атмосферу углекислого газа, NO _x, а также золы в виде твердых отходов. Практически во всех публикациях, посвященных упоминаемым выше НДТ для производства ТММ и ХТММ, отмечается, что они являются экономически эффективными. Прежде всего это достигается за счет снижения расхода электроэнергии на размол на 15 % - 25 %, снижения капитальных и эксплуатационных затрат (в способе ЩПММ на 25 % ниже, главным образом за счет отсутствия отбельных башен).

Эксплуатационные данные

Производство ТММ, ХТММ, ЩПММ, ХММ применяется на ведущих предприятиях целлюлозно-бумажной отрасли.

Все упомянутые технологии достаточно широко применяются на практике примерно с середины 1990-х годов. В число стран, где успешно работают установки по способам RTS, ЩПММ входят Швеция, Норвегия, Финляндия, США, Канада, Германия, Франция, Великобритания, Китай, Чили, Иран, Австралия и др.

Область применения

Применимо на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Расширение сырьевой базы для производства волокнистых полуфабрикатов - применение различных видов древесины и однолетних растений.

Автоматизация процесса производства.

Основной мотивацией для внедрения этих технологий является снижение расхода энергии, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, улучшение качества массы, повышение выхода волокна из одного кубометра древесины, улучшение экологических показателей сточных вод.

Ссылочная литература: [12]

4.3.5 Минимизация расхода электроэнергии, установочной площади, затрат на техническое обслуживание при сортировании механических масс

Описание технологии

В традиционных схемах сортирования для получения качественной массы необходимо было использовать сочетание центробежных сортировок с центриклинерами, поскольку эти два вида аппаратов, основанных на разных принципах действия, позволяли разделить массу на три основные фракции: хорошая масса (основной поток), недостаточно разделенные на волокна продукты размола (грубые волокна, пучки волокон, крупная костра), которые посредством дополнительного рафинирования можно превратить в качественную массу, и окончательные отходы (песок, инородные мелкие включения, мелкая костра, так называемые обрезки - мелкие, короткие обрезки волокон). Такое фракционирование достигается за счет того, что традиционные конструкции сортировок позволяют разделить массу в зависимости от длины, ширины и гибкости волокон, а центриклинеры - от удельной поверхности, объема и массы сортируемых частиц. Традиционная схема сортирования механических масс с использованием столь же традиционных конструкций сортировок рассмотрена в разделе 2.5.

Большие успехи, доступные в середине 1990-х годов в области создания новых видов сит, технологии их изготовления (щелевых сит, появившихся в начале последнего десятилетия прошлого века) и новых конструкций сортировок, использующих эти сита, позволили не только перейти к сортированию при высокой концентрации массы (при 3 % - 4,5 % по сравнению с 0,8 % - 1,5 % раньше), но и фактически полностью позволили отказаться от прежних сит с круглой перфорацией и, главное, от использования центриклинеров, которые обычно устанавливались не менее, чем в три-четыре ступени. Это способствовало прежде всего значительному сокращению расхода электроэнергии на перекачку массы, так как очистка массы в центриклинерах проводится при ее концентрации 0,4 % - 0,6 % (и, кроме того, требует напора около 0,3-0,4 МПа). Снижению расхода электроэнергии способствовало также улучшение гидродинамики потоков в новых конструкциях сортировок, уменьшение их гидравлического сопротивления.

Современные схемы сортирования механических масс с использованием оборудования новых конструкций сохранили некоторые основные элементы традиционных схем. Прежде всего это сортирование в две или три ступени, при котором хорошая масса со всех ступеней сортирования объединяется в один основной поток хорошей массы, направляемый далее в соответствии с технологической схемой производства. Наличие ступенчатого сортирования требуется для того, чтобы полнее отделить от потока массы, поступившего на сортирование, все хорошее волокно, минимизировать его унос с отходами. Отходы с последней ступени сортирования сгущаются и размалываются на рафинере с последующим сортированием обычно в одну ступень. При этом хорошая масса из сортировки размолотых отходов соединяется с основным потоком, а отходы, как правило, возвращаются для повторного размола.

На всех ступенях сортирования используются щелевые сортировки, часто с разными характеристиками сит (ширина щелей, толщина профиля, его вид и т.п.) для каждой ступени. Кроме того, характеристика сит обычно подбирается в зависимости от типа механической массы (ДДМ, ТММ, ХТММ и т.д.), вида древесины и характера волокна, получаемого при размоле, т.е. это сугубо индивидуальный подбор для каждого предприятия, выполняемый, как правило, фирмой - изготовителем оборудования. Без соблюдения этих условий вряд ли удастся оптимизировать процесс сортирования с точки зрения минимизации расхода энергии и качества получаемой массы. Тем не менее некоторые опорные характеристики щелевых сит, используемых в сортировках для механических масс, привести можно. В частности, при сортировании ТММ, применяемой для производства газетной бумаги, в сортировках для массы основного потока используют сита с шириной щели 0,15 мм, а для массы потока отходов - 0,20 мм при степени ее помола около 60 °ШР. При этом содержание мини-костры в отсортированной массе составляет лишь 0,09 %.

Выше рассмотрена одна из типичных современных схем сортирования механических масс. Естественно, тип механической массы, существующее на предприятии размольное и сортировочное оборудование и т.д., не позволяют жестко унифицировать схемы сортирования и очистки, но основные принципы современного сортирования, безусловно, должны соблюдаться в любых схемах.

Способность сортировок с щелевыми ситами, имеющими узкие щели (и некоторые другие значения специфических параметров сит), задерживать те же виды сора, что и центриклинеры, позволили, как уже отмечалось, отказаться от последних. В частности, в традиционных схемах иногда весь основной поток массы после центробежных сортировок пропускали через центриклинеры, иногда обработке в них подвергалась только хорошая масса от сортировок последней ступени (отходы шли на размол), перед тем как соединить ее с хорошей массой основного потока. Обработке в центриклинерах обычно подвергалась и масса после сортировки для размолотых отходов.

В современном сортировании есть одна важная тенденция, которая постепенно начинает доминировать в схемах новых предприятий, - реализация 2-4 ступеней сортирования в одном аппарате. Такие комбинированные сортировки в настоящее время изготовляют фактически все крупные фирмы, выпускающие сортировальное оборудование. Основные преимущества таких сортировок: пригодность для всех типов массы на основе сменных роторов, сортировальных корзин и подбора сит; простота управления всей системой сортирования; уменьшение протяженности трубопроводов и существенное снижение количества компонентов системы сортирования - баков, мешалок, насосов, электродвигателей, приборов; снижение потерь давления в сортировке; уменьшение установочной площади; ниже стоимость технического обслуживания и т.д.

Достигаемый экологический эффект

Снижение на 7 % - 10 % расхода энергии и количества волокнистых отходов за счет более тщательного сортирования.

Степень удаления костры из массы повышается с 75 % при использовании прежних сортировок с круглыми отверстиями в ситах и прежних схем сортирования до 95 % - 98 %.

Воздействие на окружающую среду

Сокращаются потери древесного волокна при промывке, отбелке и очистке древесной массы.

Эксплуатационные данные

Данное мероприятие применяется на нескольких предприятиях.

Снижение установочной мощности электродвигателей и капитальных затрат более чем в два раза; снижение расходов на техническое обслуживание, КИП и управление процессом сортирования.

Область применения

Применяется практически на всех европейских предприятиях, модернизировавших свои отделы сортирования или построенных после 1995 года.

Факторы реализации

Мотивацией для внедрения технологии является повышение качества и чистоты массы, снижение вследствие этого количества обрывов бумажного полотна; снижение расхода электроэнергии, количества оборудования, требуемой установочной площади и т.д.

Ссылочная литература: [12]

4.3.6 Эффективная промывка и управление процессом

Эта технология в основном относится к производству химико-термомеханической массы (ХТММ).

Описание технологии

Процесс промывки при производстве ХТММ в основном такой же, как и при производстве целлюлозы, но требования к эффективности обычно намного меньше. Основная цель заключается в отделении выделяемого при размоле растворенного органического материала от волокон. На каждом предприятии используется своя технология промывки и возможны различные варианты использования оборудования.

Процесс промывки ХТММ несколько сложнее, чем промывка целлюлозы, и требует оборудования большей производительности. На практике это означает, что необходима большая площадь фильтрующей поверхности на тонну массы, промываемой на барабанных фильтрах. Эффективность промывки обычно составляет 65 % - 70 % в расчете на содержащуюся в поступающей массе растворенную органику. Это обычно относится к одной ступени промывки, которая обычно происходит на барабанных фильтрах, прессах с двойной сеткой и шнек-прессах.

При последовательной промывке в 2-3 ступени можно достичь ее эффективности до 75 % - 80 %. Используется обычно то же оборудование, что на первой ступени промывки.

Достигаемый экологический эффект

При модернизации процесса промывки возникает возможность получать более высокую концентрацию органики в сточной воде и тем самым уменьшить передачу загрязнений на бумагоделательную или картоноделательную машину. Это может быть положительным фактором, при условии, если эти сточные воды затем обрабатываются отдельно от сточных вод бумагоделательной или картоноделательной машин, например, в процессе анаэробной очистки.

Воздействие на окружающую среду

Снижение содержания органических соединений в сточных водах, сокращение или отсутствие сброса сточных вод от промывки и сортирования на очистные сооружения.

Эксплуатационные данные

Применение промывного оборудования, работающего при повышенных концентрациях, позволит уменьшить инвестиции в новое оборудование и сократить расход электроэнергии. Обычно капитальные вложения на промывку массы составляют 3-5 млн евро на вновь создаваемых производствах, и 2-3 млн евро на существующих предприятиях с производственной мощностью 700 т в. с. массы в сутки. Существенные дополнительные эксплуатационные расходы отсутствуют.

Область применения

Реализовано на большинстве европейских, североамериканских заводов.

Применяется на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Мотивацией для внедрения данной технологии является то, что модернизированный процесс промывки может создать лучшие условия для анаэробной очистки сточных вод ХТММ. Эта технология также может способствовать повышению качества картона или бумаги, получаемых при использовании ХТММ.

Ссылочная литература: [12].

4.3.7 Очистка сточных вод предприятия, производящего ХТММ в составе интегрированного предприятия. Замыкание цикла посредством выпарки и сжигания концентратов

Описание технологии

Существует несколько способов очистки сточной воды предприятий, производящих ХТММ:

Внутрицеховая физико-химическая обработка оборотной воды на первом этапе очистки сточных вод с применением в дальнейшем биологической очистки с активным илом. Есть одно предприятие, производящее ХТММ, которое обрабатывает эту оборотную воду химикатами, чтобы затем удалить экстрактивные вещества и мелкое волокно на ступени флотации. За то же время отмечается уменьшение ХПК на 40 % - 50 %. Недостатком этого метода является достаточно высокая стоимость химических реагентов.

Выпарка всего объема сточных вод и сжигание концентрата в регенерационном котле. Это позволяет свести сброс сточных вод к нулю. Предприятие Millar Western Pulp (Meadow Lake) Ltd. в Саскачеване, Канада, мощностью 240 000 т в год, с 1992 года производит беленую ХТММ без сброса сточных вод. Предприятие перерабатывает осину, используя технологию АРР (Alkaline Peroxide Pulping) - производство массы с применением щелочи и пероксида водорода. Оно производит высококачественную санитарно-гигиеническую и писчую бумаги. Система водооборота с выпаркой на предприятии Meadow Lake, производящем ХТММ, показана на рисунке 4.1.

Технология выпарки используется для получения замкнутого цикла по воде и нулевого сброса сточной воды [Evans, 1992].

На рисунке 4.2 представлен процесс обработки сточной воды с нулевым сбросом, включая различные ступени ее очистки.

Вся технологическая вода подается насосами на первичную очистку, где удаляются взвешенные вещества. Они обезвоживаются и сжигаются. Осветленную воду можно хранить в резервуарах, которые позволяют иметь резервный запас воды на этапе между цехом производства механической массы и испарителями.

Осветленная вода поступает на установку механических рекомпрессионных испарителей (третьей ступени), в которой концентрация сухого вещества увеличивается с 2,5 % до 35 %. Конденсат из испарителей разделяется на разные фракции, чтобы исключить загрязнение чистого конденсата, на который приходится 85 % от общего его объема.

Рисунок 4.1 - Система водооборота на предприятии Meadow Lake, производящем ХТММ

Та фракция водяного конденсата, которая наиболее загрязнена летучими органическими соединениями, подвергается отгонке паром в стриппере (отгонная колонка), где отгоняется основная их часть, сжигаемая затем в регенерационном котле. Большая часть дистиллята из испарителей может быть использована непосредственно на производстве механической массы при температуре 65 °C. Однако некоторое количество воды требуется с температурой 20 °C - 30 °C. Для получения воды с такой температурой часть конденсата, которая содержит остаточное количество летучих органических веществ, охлаждается, и эти органические вещества удаляются в специальном резервуаре посредством биологической очистки.

Содержание сухих веществ в упаренных сточных водах, поступающих из выпарной установки в двухступенчатый концентратор, повышается там до 70 % под воздействием пара, после чего этот концентрат сжигается в регенерационном котле. Плав из топки регенерационного котла охлаждается, а получаемая при этом сода конвейером подается в бункер.

Рисунок 4.2 - Процесс с нулевым выбросом сточных вод

Особенности применения технологии

Замкнутый цикл может применяться как на вновь создаваемых предприятиях, так и на работающих. Ограничением являются высокие капитальные затраты на выпарку и строительство цеха регенерации (как на Meadow Lake). Описанная технология была применена на отдельно стоящем предприятии, и для ее внедрения необходимы большие площади, которые многие действующие предприятия зачастую не имеют. Решение проблемы будет зависеть от конкретных условий и зачастую отличаться для предприятий, производящих товарную ХТММ, и интегрированных производств ХТММ. Если используются выпарные установки, то отбелка ХТММ должна быть модифицирована, так как нельзя использовать силикаты натрия, поскольку они приводят к образованию накипи.

Достигаемый экологический эффект

Сокращение на 80 % потребления свежей воды.

Воздействие на окружающую среду

Нет сброса сточной воды.

Эксплуатационные данные

На предприятии с нулевым сбросом очень важен мониторинг процесса и оборудования. Используются различные программы, динамический мониторинг загрязняющих веществ и коррозии, а также система управления качеством по стандарту ISO 9002. Совместно с ними проводятся лабораторные анализы, чтобы контроль был полным. Например, программа мониторинга содержания металлов, которая призвана отслеживать ионы в системе и принимать превентивные меры по борьбе с коррозией, загрязнением и накипью.

Использование системы замкнутого водооборота не приводит к потерям в производстве массы и не имеет негативного влияния на ее качество.

У новой системы эксплуатационные расходы сопоставимы с расходами на обслуживание системы обработки сточной воды и вторичной обработки осадка от производства обычной беленой ХТММ.

Область применения

Применимо на новых, вновь строящихся предприятиях.

Факторы реализации.

Привлекательность технологии с нулевым выбросом сточной воды подкрепляется возможностью регенерации химикатов и энергии, что способствует снижению эксплуатационных и амортизационных затрат.

Мотивацией для внедрения технологии является ограниченность в водных ресурсах.

Ссылочная литература: [12].

4.4 Технологии, рассматриваемые при определении НДТ в производстве макулатурных масс

Наилучшие доступные технологии в производстве макулатурного волокна, позволяющие сократить потребление сырья, воды, энергии, снизить эмиссии в окружающую среду и образование отходов, приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - Перечень наилучших доступных технологий производства макулатурного волокна

Технология	Описание	Применение
Замкнутый водооборот при роспуске, сортировании, очистке и промывке макулатурного волокна	4.4.1	Широко применим
Системы улавливания волокна на стадиях роспуска, сортирования и очистки макулатурного волокна	4.4.2	Широко применим
Улучшенная система обработки отходов производства макулатурного волокна	4.4.3	Широко применим
Ресурсо- и энергоэффективные технологии в подготовке макулатурного волокна	4.4.4.	Широко применим

4.4.1. Замкнутый водооборот при роспуске, сортировании, очистке и промывке макулатурного волокна

Описание технологии

В системе водопользования подготовки макулатурного волокна и производства бумаги и картона может быть реализована трехконтурная противоточная система использования осветлённой и оборотной воды с разделением потоков менее загрязненной и более загрязненной воды. Такая система водоотведения основана на том, что в каждом из потоков объединяются сточные воды содержащие преимущественно загрязнения близкие по фазово-дисперсному состоянию и способности к очистке механическими, химическими или биологическими методами. Образующаяся волокносодержащая вода со стадий обработки отходов возвращается в основной технологический поток, а после обезвоживания отходов более загрязненная вода поступает в систему очистки сточных вод производства.

В технологических процессах роспуска, грубого сортирования, очистки и промывки макулатурного волокна используется осветленная оборотная вода с флотации:

- на роспуск макулатурного сырья и полуфабрикатов;

- на разбавление массы перед сортированием и очисткой;

- на спрыски промывной установки;

- на регулирование концентрации и др.

Организация отдельного контура циркуляции оборотной воды отдела подготовки макулатурной массы позволяет выводить преимущественно органические загрязнения с избыточными оборотными водами непосредственно на биологическую очистку, что способствует снижению объема стоков, направляемых на механохимическую очистку на 20-0 %. Современные максимально замкнутые системы водопользования позволяют сократить расход свежей воды до минимальных значений, ниже которых осложняется ведение технологического процесса. Уровень значений определяется индивидуально для каждой технологической линии.

Достигаемый экологический эффект

Снижение содержания органических соединений в сточных водах, сокращение или отсутствие сброса сточных вод от промывки и сортирования на очистные сооружения.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение количества сбрасываемых сточных вод и загрязнений в них.

Система замкнутого водооборота обеспечивает снижение нагрузки загрязнений на водоем, что уменьшает воздействие на окружающую среду.

Эксплуатационные данные

Организация многоступенчатого сортирования и очистки с использованием современного оборудования при концентрациях 3...5 % позволяет повысить энергоэффективность процесса за счет сокращения расхода электроэнергии, уменьшения отходов и стокообразования.

Область применения

Реализовано на большинстве новых и существующих европейских, североамериканских и российских предприятий, перерабатывающих макулатурное сырье.

Факторы реализации

Совокупность данных мероприятий приносит положительный эффект: уменьшаются потери волокна, сокращается объем стокообразования и, соответственно, сокращаются затраты на очистку сточных вод, уменьшается расход электроэнергии.

Ссылочная литература: [37]

4.4.2. Системы улавливания волокна на стадиях роспуска, сортирования и очистки макулатурного волокна

Описание технологии

На стадиях подготовки макулатурного волокна образуется большое количество отходов. Для снижения потерь годного волокна внедряются системы многоступенчатого сортирования и очистки макулатурной массы, промывки и обезвоживания отходов. Образующаяся волокносодержащая вода со стадий обработки отходов, в зависимости от марки используемой макулатуры, может возвращаться в основной технологический поток. Сокращение потерь волокна со сточными водами пропорционально сокращению потребления свежей воды.

Достигаемый экологический эффект

Снижение потерь годного волокна.

Воздействие на окружающую среду

Экономия макулатурного сырья, сокращение потерь волокна. Снижение нагрузки на очистные сооружения, за счет снижения количества взвешенных веществ и ХПК в сточных водах.

Эксплуатационные данные

Системы многоступенчатого сортирования и очистки макулатурной массы, промывки и обезвоживания отходов позволяют повысить ресурсо- и энергоэффективность процесса за счет сокращения потерь годного волокна, уменьшения количества образующихся отходов и стоков.

Область применения

Реализовано на большинстве новых и существующих европейских, североамериканских и российских предприятий, перерабатывающих макулатурное сырье.

Факторы реализации

Основными факторами для реализации технологии являются: снижение расхода волокнистых полуфабрикатов, снижение потребления свежей воды.

Ссылочная литература: [38].

4.4.3. Улучшенная система обработки отходов производства макулатурного волокна

Описание технологии

В цикле переработки макулатурного сырья собираются и перерабатываются отходы грубого и тонкого сортирования и очистки, которые делятся на грубодисперсные (отходы роспуска, очистки, сортирования) и тонкодисперсные (отходы очистки фильтратов и оборотной воды, шлам). Отходы производства являются высокозольным топливом.

Обязательной стадией подготовки отходов к утилизации является их сгущение до максимальной сухости, около 60-80 % для грубодисперсных отходов, 40-65 % для тонкодисперсного шлама. Обезвоживание грубодисперсных отходов и шлама осуществляют на винтовых, ленточных и др. конструкциях прессов. Повышение эффективности обезвоживания осадков достигается за счет использования флокулянтов и коагулянтов.

Достигаемый экологический эффект

Оптимизация и повышение эффективности очистки и подготовки к утилизации образующихся отходов.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение количества сбрасываемых твердых отходов, оборотных вод и загрязнений в них.

Эксплуатационные данные

Экономия сырья, сокращение потерь волокна, уменьшение объема отходов и стоков, упрощение утилизации.

Область применения

Реализовано на большинстве новых и существующих европейских, североамериканских и российских предприятий, перерабатывающих макулатурное сырье.

Факторы реализации

Основными факторами для реализации технологии являются: снижение объемов образующихся твердых отходов, подлежащих утилизации.

Ссылочная литература: [37-38].

4.4.4. Ресурсо- и энергоэффективные технологии в подготовке макулатурного волокна

Описание технологии

Организация сортирования и очистки при переработке макулатуры при концентрации 3-5 % позволяет сократить расходы воды и электроэнергии за счет снижения перекачиваемых объемов волокнистой суспензии.

Стадия фракционирования, применяемая в технологии производства тарного картона из макулатуры, - это сортирование по длине волокна с последующим отдельным размолом фракций, что позволяет сократить расход энергии.

Достигаемый экологический эффект

Оптимизация и повышение эффективности подготовки макулатурного волокна, снижение объемов образования короткого, мелкого волокна.

Воздействие на окружающую среду

Сохранение длины волокна, минимизация механического воздействия на коротковолокнистую ю фракцию и как следствие снижение содержания взвешенных веществ и ХПК в сточных водах.

Эксплуатационные данные

Системы многоступенчатого сортирования и очистки макулатурной массы, при концентрации 3-5 % приводят к снижению энергозатрат за счет снижения производительности вспомогательного оборудования (массных насосов, приводов перемешивающих устройств и т.п.). Применение стадии фракционирования с последующим раздельным размолом позволяют повысить ресурсо- и энергоэффективность процессов за счет снижение расхода энергии на размол разных фракций.

Область применения

Реализовано на большинстве новых и существующих европейских, североамериканских и российских предприятий, перерабатывающих макулатурное сырье.

Факторы реализации

Основными факторами для реализации технологии являются: снижение удельного расхода энергии, волокнистых полуфабрикатов и потребления свежей воды.

Таблица 4.6 - Краткое резюме перечня технологий, относящихся к НДТ, при производстве макулатурных волокон

Наименование НДТ	Эффекты в отношении уровней потребления и эмиссий (побочные эффекты)					Влияние на процесс производства, например: баланс энергии, выход
	Расход химикатов	Расход энергии	Сбросы в воду	Выбросы в воздух	Твердые отходы
Замкнутый водооборот при роспуске, сортировании, очистке и промывке макулатурного волокна			ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э.	Н. э.	водопотребление, качества макулатурного волокна
Системы улавливания волокна на стадиях роспуска, сортирования и очистки макулатурного волокна		/	ХПК ВВ	Н. э.		возврат волокна в производство водопотребление
Улучшенная система обработки отходов производства макулатурного волокна	/		ХПК ВВ	Н. э.		количества образующихся твердых отходов, водопотребление
Ресурсо- и энергоэффективные технологии в подготовке макулатурного волокна	Н. э.		ХПК ВВ	Н. э.		водопотребление, снижение потерь волокна, УРЭ

4.5 Технологии, рассматриваемые при определении НДТ в производстве бумаги и картона

Наилучшие доступные технологии в производстве бумаги и картона, позволяющие сократить потребление сырья, воды, энергии, снизить эмиссии в окружающую среду и образование отходов, приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Перечень наилучших доступных технологий производства бумаги и картона

Технология	Описание	Применение
Замкнутый водооборот сортирования, очистки и промывки массы	4.5.1	Широко применим
Рекуперация тепла при производстве бумаги, картона	4.5.2	Широко применим
Биологическая очистка сточных вод	4.5.3	Широко применим
Обезвоживание осадков очистных сооружений	4.5.4	Широко применим
Улучшенные системы переработки брака (БДМ/КДМ)	4.5.5	Широко применим
Системы улавливания волокна из оборотных и/или сточных вод производств БДМ/КДМ	4.5.6	Широко применим
Внедрение автоматизированной системы управления производством (АСОДУ)	4.5.7	Широко применим
Частичное или полное повторное использование чистой охлаждающей воды	4.1.8	Широко применим

4.5.1 Замкнутый водооборот сортирования, очистки и промывки массы

Описание технологии

В технологических процессах сортирования, очистки и промывки массы используется оборотная вода от потока БДМ/КДМ:

- на роспуск полуфабрикатов;

- на разбавление массы перед сортированием и очисткой;

- на регулирование концентрации.

После системы подготовки (сортирование, очистка, промывка) масса вместе с водой подается на БДМ/КДМ. В процессе формования бумажного полотна вода удаляется из массы и поступает на узел сбора оборотной воды БДМ/КДМ. Часть обороной воды повторно используется в технологическом потоке БДМ/КДМ, избыточная оборотная вода направляется на локальную внутрицеховую очистку.

Оборотная вода с отходами от последней ступени сортирования и очистки поступает в систему сточных вод производства.

Достигаемый экологический эффект

Снижение содержания органических соединений в сточных водах, сокращение или отсутствие сброса сточных вод от промывки и сортирования на очистные сооружения.

Воздействие на окружающую среду

Система замкнутого водооборота обеспечивает снижение нагрузки загрязнений на водоем, что уменьшает воздействие на окружающую среду.

Эксплуатационные данные

Организация многоступенчатого сортирования с использованием щелевых сортировок при концентрациях 3 % - 4 % позволяет повысить энергоэффективность процесса за счет сокращения расхода электроэнергии, уменьшения отходов и стокообразования.

Область применения

Реализовано на большинстве европейских, североамериканских и российских заводах. Применяется на новых и существующих предприятиях.

Факторы реализации

Совокупность данных мероприятий приносит положительный эффект: уменьшаются потери волокна и наполнителей, сокращается объем стокообразования и, соответственно, сокращаются затраты на очистку сточных вод, уменьшается расход электроэнергии.

Ссылочная литература: [39].

4.5.2 Рекуперация тепла при производстве бумаги и картона

Описание технологии

Сушильная часть БДМ/КДМ для сушки бумаги/картона использует почти всю тепловую энергию, потребляемую на бумажном/картонном производстве. Сушильные установки БДМ/КДМ оборудуются теплоизолированными вентиляционными колпаками с системой отвода из-под колпака паровоздушной смеси и подачей ее на теплорекуперацию. Тепловой КПД сушильной части в значительной мере определяется интенсивностью вентиляции и удаления воздуха из-под колпака машины, а также использованием вторичных энергоресурсов. Система рекуперации тепловой энергии обеспечивает снижение потребления топливно-энергетических ресурсов за счет использования вторичных энергоресурсов. Регенерируемое тепло используется для подогрева сушильного воздуха, на обогрев потолка, на подогрев оборотной воды, подсеточной воды, технологической воды, используемой на спрыски БДМ/КДМ.

Важным фактором для системы сушки и рекуперации тепла является оптимизация процесса обезвоживания и повышение сухости бумажного полотна перед сушкой. Чем выше сухость бумажного полотна после прессовой части, тем меньше тепловой энергии требуется для окончательной сушки бумаги. Повышение сухости полотна на входе в сушку на 1 % дает примерно 4 % экономии тепловой энергии. Интенсификация процесса обезвоживания волокна перед сушкой обеспечивается установкой пресса с расширенной зоной прессования (башмачный пресс). При этом сухость после прессовой части повышается до 52 %. Установка пресса с расширенной зоной прессования (башмачный пресс) позволяет повысить сухость полотна после прессовой части, что дает экономию энергии в процессе сушки в пределах 20 % - 30 %.

Достигаемый экологический эффект

Повышение энергоэффективности процесса сушки за счет снижения потребления свежего пара на сушку бумаги/картона.

Воздействие на окружающую среду

Снижение потребления свежего пара на сушку бумаги/картона обеспечивает уменьшение выработки пара на предприятии, что снижает воздействие на окружающую среду.

Организация колпака сушильной части, оснащенного системой автоматики. Экономия энергии за счет тепла рекуперации и сигнализации снижает риск несчастных случаев.

Система теплорекуперации сушильной части позволяет снизить паровоздушные выбросы в атмосферу.

Эксплуатационные данные

Устройство сушильного колпака с системой использования регенерируемого тепла максимально обеспечивает равномерность влажности по ширине полотна, что ведет к повышению качества продукции.

Экономия энергии за счет тепла рекуперации паровоздушной смеси до 10 %.

Область применения

В сушильной части БДМ/КДМ для большинства видов бумаги/картона.

Факторы реализации

Основными факторами для реализации технологии являются: экономия энергии, снижение конденсации и каплеобразования, тумана, улучшение климатических условий труда, улучшение качества продукции.

Ссылочная литература: [40].

4.5.3 Биологическая очистка сточных вод

Описание технологии

Биологическая (вторичная) очистка сточных вод - это очистка с помощью активного ила путем адсорбции, хемосорбции, биосорбции, коагуляции, биоокисления. Здесь окисляется большинство существующих загрязняющих веществ в сточных водах.

Для вторичной очистки основными альтернативами являются аэробная и анаэробная системы биологической очистки. Однако возможности анаэробной очистки ограничены очисткой сточных вод с высокой концентрацией ХПК ( 2000 мг/л), поэтому эту технологию в основном применяют на предприятиях, использующих вторичное волокно.

В качестве аэробной очистки используют различные варианты: биологическая очистка с использованием активного ила, аэробные погружные биофильтры, биофильтры, биологические реакторы.

Обзор наиболее распространенных систем аэробной биологической очистки представлен в таблице 4.8.

Таблица 4.8 - Обзор наиболее распространенных систем аэробной биологической очистки

Система	Область применения (БПК на входе), мг/л	Преимущества	Недостатки	Эффективность снижения нагрузки
				по БПК	по ХПК
Одноступенчатая очистка с использованием активного ила	100-1000	Традиционный процесс; большой опыт применения	Высокое энергопотребление; большое количество избыточного ила; проблемы с разбуханием или с плавающим илом	85 % - 96 %	60 % - 85 %
Двухступенчатая очистка с использованием активного ила (со ступенью высокой нагрузки ила)	600-1200	Улучшенные свойства активного ила	Высокое энергопотребление; большое количество избыточного ила	85 % - 98 %	75 % - 90 %
Одноступенчатые аэробные погружные биофильтры	20-100	Безопасный процесс; фиксированная биомасса	Чувствителен к повышенным концентрациям взвешенных веществ	60 % - 65 %	50 % - 55 %
Двухступенчатые аэробные погружные биофильтры	100-300	Безопасный процесс; фиксированная биомасса	Чувствителен к повышенным концентрациям взвешенных веществ	60 % - 70 %	50 % - 60 %
Биофильтры малой производительности	< 100	Простая конструкция; низкое энергопотребление; охлаждение воды	Риск засорения; запах	60 % - 65 %	50 % - 55 %
Биофильтры высокой производительности	200-800	Простая конструкция; низкое энергопотребление; охлаждение воды	Риск засорения; запах	60 % - 70 %	50 % - 60 %
Биореактор с подвижным слоем биомассы (MBBR)	300-1500	Фиксированная биомасса; нет циркулирующего ила; меньший объем реактора	Большое количество избыточного ила	85 % - 95 %	80 % - 90 %

Процесс биологической очистки. Химическое осаждение сточных вод в бумажном/картонном производстве может дополняться процессом химического осаждения, который используется либо до, либо после биологической очистки. В отдельных случаях химическое осаждение может являться альтернативой биологической очистке сточных вод. Особенно хороша эта технология для малых предприятий. Химическое осаждение имеет особое значение, когда необходимо получить более низкое содержание органических веществ (в виде ХПК, БПК), удалить азот, фосфор и взвешенные вещества.

Химическое осаждение предполагает добавление химикатов для изменения физического состояния растворенных или взвешенных веществ с последующим их удалением путем осаждения или флотации. В качестве химикатов для осаждения чаще всего используют соли алюминия, хлорид железа, сернокислое железо, сульфат железа, известь. Для оптимизации флокуляции применяют полиэлектролиты.

Эффективность химического осаждения составляет до 97 % - 99 % по взвешенным веществам, 70 % по ХПК. К недостатку метода можно отнести увеличение в очищенной сточной воде ионов алюминия или железа.

В бумажной промышленности оборотная и сточная воды являются средой, в которой оказывается большинство веществ, добавляемых в бумажную массу при ее подготовке.

Мероприятия по снижению сброса сточной воды с химическими добавками являются общим подходом в ведении технологического процесса.

Кроме общего подхода к снижению сброса химических добавок с водой, возможна замена химикатов на экологически безвредные химические добавки. Биоразлагаемые, нетоксичные и биологически неаккумулируемые химикаты должны применяться везде, где только возможно.

Описание приведено также в разделе 4.1.20 "Биологическая очистка сточных вод".

Достигаемый экологический эффект

Снижение нагрузки сточных вод на водоем в зависимости от вида выпускаемой бумаги/картона, их свойств, расхода воды на тонну продукции, применяемых химических добавок, а также от конструкции и работы очистных сооружений.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение сбросов в водоемы, снижение загрязнения окружающей среды.

Эксплуатационные данные

Аэробная биологическая очистка сточных вод успешно применяется свыше двадцати лет. Эффективность снижения нагрузки для различных систем биологической очистки составляет по БПК от 60 % до 98 %, по ХПК от 50 % до 90 %.

Область применения

Биологическая очистка сточных вод может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

Обеспечение снижения критериев сброса сточных вод (количество, загрязнения) за счет установки в системе биологической очистки современного оборудования и технического обслуживания.

Ссылочная литература: [41].

4.5.4 Обезвоживание осадков очистных сооружений

Описание технологии

На очистных сооружениях предприятий ЦБП образуется большое количество осадка на ступени первичной очистки, избыточного активного ила при биологической очистке и шлама при доочистке. Обработка всех видов осадков осуществляется, как правило, совместно, поскольку осадки биологической и химической очистки плохо обезвоживаются и для улучшения способности к обезвоживанию их необходимо смешивать с волокнистым осадком.

Целью обезвоживания является по возможности большее удаление воды из осадка для упрощения его окончательной утилизации.

Описание приведено в разделе 4.1.21 "Обезвоживание осадков очистных сооружений".

Достигаемый экологический эффект

Сокращение количества отходов на захоронение.

Воздействие на окружающую среду

Снижение загрязнения грунтовых вод.

Эксплуатационные данные

Уменьшение объема осадка приблизительно в 20 раз, упрощение окончательной утилизации осадка.

Область применения

Обезвоживание осадка может применяться как на старых, так и на новых предприятиях ЦБП.

Факторы реализации

Необходимость увеличения содержания сухих веществ в целях упрощения транспортировки и окончательной утилизации осадка.

4.5.5 Улучшенная система переработки брака (БДМ/КДМ)

Описание технологии

Система сбора и переработки брака предусматривает аккумуляцию брака от всех технологических переделов в бассейне-аккумуляторе, что обеспечивает стабильность работы потока машины и дозирования брака в композицию бумаги/картона. Аккумуляция брака является важным фактором при остановах производства и сокращает сброс волокна в канализацию.

Система подготовки брака, включая сгущение, дороспуск, очистку, сортирование на щелевых сортировках в несколько ступеней, обеспечивает оптимальное качество вторичного волокна для использования его в композиции бумаги/картона.

Переработка брака в потоках БДМ и КДМ в основном включает следующее:

- переработку отходов сортирования при подготовке бумажной массы;

- улавливание волокна в мокрой части;

- переработку влажного и сухого брака.

Достигаемый экологический эффект

Снижение расхода первичных полуфабрикатов.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение отходов за счет регенерации оборотного брака.

Эксплуатационные данные

Использование оборотного брака в композиции бумаги/картона до 20 %.

Область применения

В ЦБП при выработке различных видов бумаги/картона.

Факторы реализации

Основными факторами реализации является использование вторичного волокна и сокращение отходов производства.

Ссылочная литература: [42].

4.5.6 Система улавливания волокна из оборотных и (или) сточных вод производств БДМ/КДМ

Описание технологии

Перед ступенью биологической очистки производственные сточные воды бумажных предприятий подвергаются первичной механической очистке, нейтрализации, обогащению биогенными элементами и усреднению.

Первичная или механическая очистка производственных сточных вод включает:

- грубую очистку от крупных включений и песка;

- механическую очистку от мелкодисперсных взвешенных веществ при помощи сил гравитации.

На некоторых предприятиях ЦБП для первичной очистки используются методы флотации или фильтрации.

Эффективность удаления взвешенных веществ при первичной очистке может быть в пределах 60 % - 90 %. Степень удаления легкоосаждаемых твердых частиц, как правило, выше - 90 % - 95 %. Содержание взвешенных веществ после первичной очистки может находиться в пределах 30-200 мг/л.

Для выравнивания колебаний расхода и концентраций загрязнений сточных вод предусматривается ступень усреднения. Время выдержки в бассейнах-усреднителях составляет приблизительно 4 ч.

Типовая схема локальной предварительной очистки предусматривает сбор сточных вод, фильтрацию, ступень химического осаждения, осаждение взвешенных частиц в отстойнике. Сточная вода после локальной очистки направляется в общую систему очистки производственной воды.

Для очистки оборотной/сточной воды в технологическом потоке также применяется метод мембранной фильтрации. Мембранные технологии, в зависимости от размера пор мембраны (которые примерно соответствуют "молекулярному весу" удаляемых органических соединений) и давления фильтрации, теоретически способны удалять почти 100 % органических веществ без использования нежелательных соединений в водной среде.

В зависимости от размера пор можно выделить разные мембранные процессы:

- микрофильтрация, которая применяется при давлении ниже 1 бар с использованием мембран с размером пор 0,1-0,2 мкм;

- ультрафильтрация осуществляется при перепаде давления в 1-2 бар;

- нанофильтрация (НФ) или обратный осмос (ОО) осуществляется при давлении 15-25 бар.

Требования к мерам по предотвращению негативных эффектов от создания замкнутых водных систем:

- для предотвращения забивания или износа оборудования вода для охлаждения, уплотнительная вода и осветленная вода на спрыски БДМ/КДМ проходит очистку на фильтрах;

- рециркулируемая уплотнительная вода системы вакуум-насосов охлаждается в теплообменнике или за счет разбавления свежей водой до необходимой температуры;

- определение требований к качеству воды, включая содержание взвешенных веществ, жесткость, pH, температуру, с целью необходимости использования ее для разных технологических переделов и оборудования;

- выбор определенных видов химикатов для производства бумаги/картона в условиях максимально замкнутого цикла водооборота с целью снижения накопления химикатов в оборотной воде за счет специфических свойств каждого химиката в условиях использования в жидкой среде - автоматизация системы мониторинга и лабораторный контроль потоков оборотной воды.

Достигаемый экологический эффект

Оптимизация и повышение эффективности очистки оборотной и сточной вод. Степень удаления твердых частиц до 90 % - 95 %.

Воздействие на окружающую среду

Сокращение количества сбрасываемых сточных вод и загрязнений в них.

Эксплуатационные данные

Экономия первичных полуфабрикатов, сокращение потерь волокна до 2 %.

Область применения

В ЦБП для различных производств.

Факторы реализации

Основными факторами для реализации технологии являются: снижение содержания загрязняющих веществ в сточных производственных водах, снижение расхода волокнистых полуфабрикатов, снижение потребления свежей воды.

Ссылочная литература: [42].

4.5.7 Внедрение автоматизированной системы управления производством (АСОДУ)

Современные целлюлозно-бумажные предприятия практически не имеют постоянного обслуживающего персонала, присутствующего в производственном цехе или участке. Оперативное управление производственным процессом осуществляется операторами производственных цехов или участков с помощью автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ).

При производстве бумаги/картона основные места, где измерения и автоматизация повышают как качество, так и производительность, а также улучшают экологические параметры, перечислены ниже:

- оборудование для очистки избыточной оборотной воды;

- технологический узел процесса составления композиции бумажной массы;

- узел размола волокнистых полуфабрикатов;

- мокрая часть БДМ/КДМ.

Описание приведено в разделе 4.1.25 "Внедрение системы АСОДУ".

Таблица 4.9 - Краткое резюме перечня технологий, относящихся к НДТ, для интегрированных предприятий с варкой по сульфатному способу

N п/п	Наименование НДТ	Эффекты в отношении уровней потребления и эмиссий (побочные эффекты)					Влияние на процесс производства, например: баланс энергии, выход
		Расход химикатов	Расход энергии	Сбросы в воду	Выбросы в воздух	Твердые отходы
1	Сухая окорка древесины	Н. э.	при окорке в барабанах при современ. мех. окорке	ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э.	Н. э.	генерация энергии в корьевых котлах
2	Модифицированная варка целлюлозы, непрерывная (с) или периодическая (b)	при варке, потребность в химикатах при отбелке	() при варке (с) при варке (b) () выпарка () печь для обжига извести	ХПК АОХ	Н. э.	Н. э.	генерация энергии окончательный выход целлюлозы
3	Замкнутая по воде система сортирования, очистки и промывки массы		/	ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э	Н. э	качество целлюлозы
4	Кислородно-щелочная делигнификация	в О 2-ступени потребность в химикатах при отбелке	в О 2-ступени окисление белого щелока при каустизации и в известерегенерационной печи	ХПК АОХ	Н. э.	осадки	генерация энергии
5	ECF-отбелка и производство химикатов для нее (в сравнении с отбелкой элементарным хлором) при одинаковом числе Каппа на входе	/	/	АОХ	Cl 2	Н. э.	Н. э.
6	Отдувка и повторное использование конденсатов после очистки в стриппинг-колонне	Н. э.	пар	ХПК	S общ	Н. э.	водопотребление
7	Частичное замыкание водооборота отбельного цеха + увеличение выпарки	отбелка	выпарка	ХПК	Н. э.	Н. э.	водопотребление
8	Частичное или полное повторное использование чистой охлаждающей воды	Н. э.		ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э.	Н. э.
9	Буферные емкости для сбора протечек щелоков	Н. э.	(выпарка)	ХПК	Н. э.	Н. э.	Н. э.
10	Рекуперация тепла при производстве целлюлозы, бумаги, картона	Н. э.		Н. э.	от энергетики, включая ПГ	Н. э.	Н. э.
11	Замкнутый цикл регенерации химикатов для варки целлюлозы	потребность в химикатах		ХПК	ПГ	Н. э.	Н. э.
12	Сбор и разложение сульфатного мыла			ХПК	Н. э.	Н. э.	генерация энергии, получение таллового масла
13	Выделение или сбор скипидара	Н. э.		ХПК	S общ	Н. э.	Получение побочного продукта в виде скипидара-сырца
14	Сбор слабых и крепких газов с последующим сжиганием в специализированных печах, ИРП, СРК	потребности в возмещении S/ избыток S	на систему управления	Н. э.	S общ	Н. э.	генерация энергии (сжигание с возвращением тепла)
15	Биологическая очистка сточных вод			ХПК АОХ
16	Обезвоживание осадков очистных сооружений			Н. э.			генерация энергии за счет сжигания осадков и ила
17	Сжигание черного щелока при концентрации более 72 %	Н. э.	выпарка	Н. э.	S общ, ПГ	Н. э.	генерация энергии в регенерационном котле мощность производства
18	Обезвоживание отходов цикла регенерации химикатов	Н. э.		ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э.		Н. э.
19	Улучшенная промывка шламов от регенерации химикатов			ХПК ВВ объем сточных вод	S общ
20	Электрофильтры после СРК, ИРП, котла для сжигания коры и осадков очистных сооружений	сульфата натрия)		Н. э.	взвешенные вещества	Н. э.	Н. э.
21	Котлы для сжигания коры и осадков очистных сооружений, непровара и топливоподготовка для них	Н. э.	на систему управления	Н. э.	NO x SO 2, взвешенные вещества, ПГ		Генерация энергии
22	Улучшенные системы переработки брака (БДМ и КДМ)			Н. э.	Н. э.		выход продукции
23	Системы улавливания волокна из избыточной (сточной) воды БДМ/КДМ		(/)	ХПК ВВ	Н. э.		водопотребление
24	ЛОС до очистных сооружений		Электроэнергия	ХПК ВВ	Н. э.	Н. э.	Н. э.
25	Внедрение системы АСОДУ
26	Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии	Н. э.					увеличение выработки энергии
Примечание: - повышение; - снижение; н. э. - нет эффекта (или незначительный эффект; (/) - эффект может быть или не быть (незначительное влияние в зависимости от условий); 1) - предполагается, что проводится эффективная очистка сточных вод, ПГ - парниковые газы.

Таблица 4.10 - Краткое резюме перечня технологий, относящихся к НДТ для интегрированных предприятий с варкой по сульфитному способу

N п/п	Наименование НДТ	Эффекты в отношении уровней потребления и эмиссий (побочные эффекты)					Влияние на процесс производства, например: баланс энергии, выход
		Расход химикатов	Расход энергии	Сбросы в воду	Выбросы в воздух	Твердые отходы
1	Сухая окорка древесины	Н. э.	при окорке в барабанах при соврем мех. окорке	ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э.	Н. э.	генерация энергии в корьевых котлах
2	Модифицированная варка целлюлозы	при варке при отбелке	() при варке () выпарка	ХПК АОХ	Н. э.	Н. э.	генерация энергии окончательный выход целлюлозы
3	Замкнутый водооборот сортирования, очистки и промывки массы			ХПК ВВ объем сточных вод	Н. э	Н. э.	качество целлюлозы
4	Повторное использование конденсатов целлюлозных производств или их отдельная очистка	Н. э.	пар	ХПК	серосодержащих газов	Н. э.	Н. э.
5	Сбор газов с высокой концентрацией диоксида серы и их дальнейшее использование в технологии для приготовления варочных растворов	потребность в химикатах	(/)	Н. э.	ХПК	ПГ	генерация энергии
6	Рекуперация тепла при производстве целлюлозы, бумаги, картона, термомеханической массы	Н. э.		Н. э.	от энергетики, в том числе ПГ	Н. э.	Н. э.
7	Буферные емкости для сбора избыточных щелоков и оборотной воды	Н. э.	(выпарка)	ХПК	Н. э.	Н. э.	Н. э.
8	Котлы для сжигания древесно-корьевых отходов, осадков очистных сооружений и топливоподготовка для них	Н. э.	на систему управления (при использовании на собств. нужды	Н. э.	NO x SO 2, взвешенные вещества ПГ		генерация энергии
9	Электрофильтры котлов для сжигания древесно-корьевых отходов, осадков очистных сооружений	Н. э.		Н. э.	взвешенные вещества	Н. э.	Н. э.
10	Биологическая очистка сточных вод			ХПК
11	Обезвоживание осадков очистных сооружений			Н. э.			генерация энергии за счет сжигания осадков и ила
12	Улучшенные системы переработки брака (БДМ и КДМ)	/		Н. э.	Н. э.		возврат волокна в производство
13	Системы улавливания волокна из избыточной (сточной) воды БДМ/КДМ		/	ХПК ВВ	Н. э.		возврат волокна в производство водопотребление
14	Внедрение автоматизированной системы управления производством (АСОДУ)						эффективность работы производства
Примечание: - повышение; - снижение; н. э. - нет эффекта (или незначительный эффект); (/) - эффект может быть или не быть (незначительное влияние в зависимости от условий); 1) - предполагается, что проводится эффективная очистка сточных вод.