Сточные воды бумажной и картонной промышленности

Он представляет

Бумажная и картонная промышленность – один из важнейших секторов в производственной цепочке бумаги, картона, картонной упаковки и целлюлозных изделий. Эти отрасли не только используют древесину и энергоресурсы, но и создают серьёзные экологические проблемы. Одной из наиболее серьёзных проблем является управление сточными водами, то есть образующимися в них жидкими отходами. Эти сточные воды имеют сложный химический состав и содержат большое количество органических загрязнителей, взвешенных веществ, хлоридов и различных химических элементов. Сброс в окружающую среду без надлежащей очистки может оказать неблагоприятное воздействие на поверхностные воды, почву, жизненно важные экосистемы и здоровье человека.

1. Источники сточных вод предприятий бумажной и картонной промышленности

1. Варка целлюлозы:
на этом этапе древесина или целлюлозный материал преобразуется в целлюлозу. Лигнин отделяется от целлюлозы химическим способом. Сточные воды, образующиеся в результате этого процесса, содержат взвешенные частицы, органические соединения и химикаты. Одним из наиболее значимых загрязнителей является чёрный щёлок, содержащий высокую концентрацию органических веществ и солей.

2. Промывка целлюлозы:
целлюлоза промывается для удаления излишков материала. Вода в этом процессе содержит органические вещества и солевые соединения.

3. Отбеливание:
При производстве белой бумаги целлюлозу необходимо отбеливать с помощью окислителей. Этот этап приводит к образованию стойких органических соединений и хлоридов, вредных для окружающей среды.

4. Производство и переработка бумаги:
на этом этапе образуется питьевая и моющая вода, называемая «белой водой», которая содержит микроволокна, наполнители, красители и смолы.

Очистка оборудования и общая уборка:
Как и в других отраслях промышленности, при очистке оборудования и конвейерных линий также образуется определенное количество сточных вод.

2. Характеристика сточных вод предприятий бумажной и картонной промышленности

2.1 Физические свойства

Взвешенные вещества: Большая часть сточных вод состоит из волокон и частиц наполнителя.
Цвет: Сточные воды обычно имеют темно-коричневый цвет из-за наличия лигнина и органических соединений.
Температура: Температура выходящей воды обычно высокая.
pH: В зависимости от стадии производства может быть кислым или щелочным.
Запах: Соединения серы или анаэробные условия могут вызывать неприятные запахи.

2.2 Химические свойства

БПК и ХПК: Значения очень высокие из-за наличия растворенных и взвешенных органических веществ.
Ионы и соли: включая натрий, хлорид, сульфат, кальций и т. д.
Фенолы и хлорированные соединения: используются, в частности, при отбеливании .
Добавление химикатов: смол, красителей, клеев.
Тяжёлые металлы: в некоторых случаях обнаруживаются в очень небольших количествах.

2.3 Воздействие на окружающую среду

Уровень растворенного кислорода в принимающей воде снижается.
Хлориды и фенольные соединения токсичны для водных организмов.
Долгосрочные последствия, такие как мутации и рак.

3. Методы очистки сточных вод предприятий бумажной и картонной промышленности

3.1 Предварительная обработка

Просеивание: удаление крупного материала.
Первичное осаждение: отделение взвешенных частиц.
Коагуляция и агломерация: преобразование мелких частиц в осаждаемые комки.
Флотация растворенным воздухом (DAF): удаляет легкие частицы.
Гомогенизатор: регулирует колебания качества и расхода сточных вод .

3.2 Биологическая очистка (вторичная)

Аэробный метод: такой как метод активного ила, мобильный биопленочный реактор и т. д.
Анаэробные методы: такие как реакторы UASB или анаэробные пруды для высокой органической нагрузки.
Комбинированный анаэробный и аэробный метод: наиболее распространенный метод снижения нагрузки загрязняющих веществ.

3.3 Дополнительные методы лечения

Мембраны (УФ, НФ, ОО): используются для разделения солей и органических соединений.
Адсорбция активированным углем: удаляет остаточные органические вещества.
Расширенное окисление: например, озон, УФ/H₂O₂.
Фильтрация через песок и уголь: удаляет частицы и снижает цветность.

3.4 Управление шламом

Конденсация и сушка воды: Используйте фильтр-пресс или ленточный фильтр, чтобы уменьшить объем осадка.
Анаэробное сбраживание: производит биогаз и уменьшает объем ила.
Сжигание или захоронение отходов: зависит от местных условий.

4. Проблемы и ограничения

Существуют соединения, которые устойчивы к разложению.
Колебания качества и расхода сточных вод.
Затраты на энергию и химикаты высоки.
Проблема заблокированной мембраны.
Образует большое количество шлама.
Строгие экологические стандарты.
Экономические вопросы малых предприятий.

5. Инновации и новые подходы

Очищенная вода повторно используется в производственной линии.
Улучшить проектирование процесса для снижения потребления воды .
Современные мембранные приложения и гибридные системы.
Использование специализированных грибов и микроорганизмов для расщепления сложных соединений.
Удаляет красящие и токсичные соединения посредством глубокого окисления.
Внедрение интеллектуального управления и мониторинга в реальном времени .

6. Практические примеры (кейсы)

Заводские характеристики:

Производственная мощность: 10 000 тонн/год
Объем сточных вод: 5000 м3/сутки
Свойства поступающих веществ: ХПК = 1200 мг/л, БПК = 600 мг/л, ВВ = 1200 мг/л

Варианты обработки:
1. Гомогенизация и регулировка pH
2. Предварительная обработка DAF
3. Анаэробная очистка (UASB)
4. Аэробная очистка (MBBR или активный ил)
5. Фильтрация или обесцвечивание озоном
6. Сушка ила на фильтр-прессе

Результат: BCD конечных сточных вод составил менее 25, PHD — менее 150, а содержание солей — менее 20 мг/л, что соответствует нормативам.

7. Предлагаемые решения

Постоянный мониторинг и автоматизация системы.
Улучшить используемые химикаты.
Повторное использование части очищенной воды.
Используйте энергию биогаза.
Эффективное управление шламом.
Профессиональная подготовка кадров.
Соблюдайте правила и поддерживайте оборудование в актуальном состоянии.

Окончательно

Из-за высокого содержания органических веществ, взвешенных веществ и опасных химических веществ сточные воды предприятий бумажной и картонной промышленности требуют многоступенчатой очистки. Качество сточных вод можно улучшить, сочетая физические, химические, биологические и вспомогательные методы. Инновационные технологии, такие как повторное использование воды, мембранные технологии и передовое окисление, также способствуют устойчивому развитию этой отрасли. Правильное управление сточными водами не только защищает окружающую среду, но и экономит затраты и повышает эффективность использования ресурсов.