Разработка способов утилизации жидких отходов целлюлозно-бумажных производств

Введение……………………………………………………………
Глава 1. Экологическая оценка влияния предприятий по производству целлюлозы на окружающую среду………………………………………

1.1 Анализ условий образования жидких отходов производства целлюлозы сульфитным способом…………………………………………

1.2 Анализ технологии очистки сточных вод предприятий по производству целлюлозы……………………………………………

1.3 Экологическая оценка воздействия предприятий целлюлозно- бумажного производства на гидросферу…………………………………
1.4 Анализ научно-технической информации по способам очистки сточных вод от лигносульфонатов…………………………………………

1.5 Анализ научно-технической информации по способам переработки лигнинсодержащих отходов……………………………………………….

1.6 Выводы по 1 главе………………………………………………………
Глава 2. Исследование процессов очистки сточных вод от лигносульфонатов и серосодержащих веществ………………………….
2.1 Характеристика жидких отходов производства целлюлозы сульфитным способом………………………………………………………
2.2 Исследование коагуляционных свойств исследуемых промывных сточных вод……………………………………………………………….

2.3 Выводы по 2 главе………………………………………………………
Глава 3. Технологические решения и технико-экологическая оценка проекта………………………………………………………………………
3.1 Разработка технических решений локальной очистки промывных сточных вод……………………………………………………………….

3.2 Разработка технологической схемы утилизации жидких лигнин содержащих отходов с получением углеродного материала……………

3.3 Оценка экологической эффективности разработанного проекта локальной очистки сточных вод производства целлюлозы…………….

3.4 Выводы по 3 главе…………………………………………………….
Заключение………………………………………………………………….

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время в России более 10 крупных предприятий целлюлозно-бумажного комплекса (ЦБК) при производстве бумаги и картона используют целлюлозу, получаемую сульфитным способом. Одной из сложно решаемых экологических проблем производства является утилизация жидких отходов – отработанных варочных щелоков и сточных вод, образующихся при промывке целлюлозы, которые содержат биорезистентные примеси – лигносульфонаты (ЛС), и одоранты - серосодержащие соединения - меркаптаны и сероводород.
Поступление жидких отходов – лигносульфонатов – на биологические очистные сооружения значительно снижает эффективность очистки и оказывает негативное воздействие, как на атмосферу, так и на объекты гидросферы. Разработка способов локальной очистки сточных вод производства целлюлозы и утилизация отработанных щелоков с получением материалов с добавленной стоимостью является актуальной экологической и технологической задачей.
Анализ научно-технической информации (НТИ) показал, что для очистки сточных вод от лигносульфонатов применяются различные физико- химические методы: озонирование, коагуляция и флокуляция с использованием ряда реагентов. Технологическая эффективность очистки воды коагуляционно-флокуляционными способами зависит от выбора реагентов – коагулянтов и флокулянтов, условий проведения процесса; на выбор реагентов в свою очередь влияет экономическая целесообразность их применения.
В настоящее время рынок коагулянтов и флокулянтов достаточно широк. В этой связи исследование, направленное на обоснованный выбор пары коагулянт-флокулянт, позволит решить проблему эффективной очистки сточных вод как от лигносульфонатов, так и от серосодержащих соединений.
Известно, что лигносульфонаты обладают уникальными поверхностно- активными свойствами, что позволяет использовать для их очистки флотационные методы, применение которых для этих целей недостаточно исследовано. Использование методов реагентной флотации позволит снизить дозы реагентов и увеличить эффективность очистки воды.
Отработанные щелока на предприятиях подвергаются упариванию или сушке с образованием технических лигносульфонатов (ЛСТ). В настоящее время известно применение лигносульфонатов в различных областях промышленности и технике: в качестве связующего материала для формовочных и стержневых смесей в литейном производстве, пенообразователей при кислотном травлении металлов, пластификатора цемента и бетона, обеспыливающего материала для обработки полотна дорог, связующего в производстве древесно-стружечных, древесно-волокнистых плит и фанеры. Однако в России используется лишь около 10-15% образующихся лигносульфонатов, так как качество ЛСТ часто не отвечает заданным требованиям к продукту, а также объемы их образования значительно превышают спрос.
Одним из направлений утилизации органических отходов является термическая переработка с получением сорбционных материалов, что позволяет вовлекать отходы в ресурсные и энергетические циклы с использованием способов рекуперации энергии и консервации углерода.
Известны способы переработки лигнинсодержащих отходов (гидролизный лигнин, природный лигнин, лигнин растительных отходов) с получением углеродных сорбентов.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Экологическая оценка воздействия предприятий по производству целлюлозы сульфитным способом на объекты окружающей среды
1.1. Анализ условий образования жидких отходов производства целлюлозы сульфитным способом

Одной из ведущих отраслей лесного комплекса является целлюлозно- бумажная промышленность. Основной стадией в производстве бумаги и других полуфабрикатов и продуктов является производство целлюлозы или полуцеллюлозы (небеленая целлюлоза) из древесины хвойных и лиственных пород деревьев.
В таблице 1 приведен химический состав древесины наиболее распространенных пород, используемых при производстве целлюлозы.

Таблица 1 – Химический состав древесины различных пород




Порода Содержание химических компонентов

Целлюлоза Лигнин
Гексозаны Пентозаны
Вещества, экстрагируемые горячей водой Вещества, экстрагируемые эфиром
Ель 45,2 28,1 12,3 10,3 1,9 2,5
Сосна 50,6 27,5 11,8 10,4 2,3 3,4
Пихта 52,1 29,9 11,0 6,3 3,0 2,1
Листвен- ница 36,2 28,6 13,5 11,6 20,0 1,4
Осина 43,6 20,1 2,0 26,0 2,3 1,6
Береза 41,0 21,0 3,0 28,0 2,2 1,8
Дуб 37 22,0 2,7 22,6 7,0 0,8

Целлюлозу получают при химической обработке древесного сырья. На процесс получения качественно продукции влияют факторы технологического процесса и качество подготовки древесного сырья. Процесс сводится к тому, чтобы освободить от других сопровождающих ее в растительной ткани веществ, таких как лигнин, гемицеллюлоза, смолы, жиры, танины и др. при использовании различных способов химической обработки. Процесс получения целлюлозы называют делигнификацией определенного растительного материала, поскольку основным веществом, от которого стремятся освободиться при такой обработке, является лигнин. Технической целлюлозой называют продукт делигнификации [1,2].
Отличие химического состава древесных пород существенно влияет на выход и свойства получаемых из них волокнистых полуфабрикатов.
Первым этапом технологического процесса производства целлюлозы является подготовка древесины, к которой относятся следующие операции:
- распиловка длинномерной древесины на короткомерные балансы;
- окорка древесины в окорочных барабанах или на роторных станках;
- рубка древесины для измельчения ее в щепу на рубительных машинах;

Весь текст будет доступен после покупки

1. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. – Санкт-Петербург :Лань, 2010. – 624 с.
2. Иванов, Ю.С. Производство сульфатной целлюлозы : учебн. пособие, Ч.1 / Ю.С. Иванов, А.Б. Никандров, А.Г. Кузнецов. – Санкт-Петербург : ВШТЭ СПбГУПТД, 2017. – 77 с.
3. Структура и физико-химические свойства лигносульфонатов / Н.И. Афанасьев, С.Е. Тельтевская, Н.А. Макаревич, Л.Н. Парфенова. – Екатеренбург : УрО РАН, 2005. – 162 с.
4. Бадикова, А.Д. Лигносульфонаты нейтрально-сульфитного способа варки как перспективное сырье для получения буровых реагентов / А. Д. Бадикова, И. Н. Куляшова, Ф. Х. Кудашева // Башкирский химический журнал. – 2014. – Т.1. – №1. – С.64-66.
5. Терентьева, Э. П., Удовенко Н. К., Павлова Е. А. Химия древесины, целлюлозы и синтетических полимеров: учебн. пособие Ч.2 / Э. П. Терентьева, Н. К. Удовенко, Е. А. Павлова. – Санкт-Петербург: СПбГТУРП, 2015. – 83 с.
6. Галеева, Н.А. Производство полуцеллюлозы и целлюлозы высокого выхода / Н.А. Галеева. – Москва : Лесная промышленность, 1970. – 318 с.
7. Бутко, Ю.Г. Современные методы приготовления сульфитных варочных растворов / Ю.Г. Бутко. – Москва : Лесная промышленность, 1970. – 303 с.
8. Hartler, N. Effects of fundamental research on pulping. In The role of fundamental research in paper-making / N. Hartler // BioResources, 2018. – 10. ? РР. 67-76.
9. Liu, Y. Dissolving pulp market and technologies: Chinese prospective- A mini-review / Y. Liu, L. Shi, D. Cheng, Z. He // BioResources. ? 2016. – 11. ? Р. 7902-7916.
10. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: учеб. пособие / Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. – Москва : Высшая школа, 2003. – 344 с.
11. Личугина, Т.Ф, Боголицын М.А., Гусакова М. А. Экологическая оценка деятельности предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Перспективные направления утилизации отходов /Т.Ф. Личугина, М.А. Боголицын, М.А. Гусакова // Российский химический журнал. – 2011. – № 1. – С. 101-107.
12. Федотова, Е.К. Очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности / Е.К. Федотова, Н.Г. Бильченко // Вестник магистратуры. – 2014. – Т. 1. ? № 12. – С. 69-71.
13. Очистка сточных вод / М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. – Москва : Мир, 2004. – 480 с.

Весь текст будет доступен после покупки