Обоснование качественной и количественной характеристики сточных вод сульфитного производства беленой целлюлозы и белой древесной массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Аннотация

Введение

Список сокращений

1. Общие требования по заданию к курсовой работе по дисциплине «Промышленная экология»

2. Производство сульфитной целлюлозы . Общие сведения

3. Область практического применения целлюлозного производства

4. Описание схемы сульфитно-целлюлозного производства

5. Производство сульфитной целлюлозы

6. Схема сульфитно - целлюлозного производства

7. Характеристика сточных вод, поступающих на очистку

8. Принципиальная схема очистки объединенного потока сточных вод на централизованных очистных сооружениях

Список использованной литературы

Аннотация

Целью работы является определение качественной и количественной характеристики раздельного потока хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод предприятия целлюлозного завода производства сульфитной целлюлозы и предложения по локальным и централизованным системам очистки сточных вод.

Работа выполнена в следующем объеме:

страниц -55

таблиц - 26

схемы- 5

сульфитная целлюлоза сточный очистка экологический

Введение

Для производства древесной массы, целлюлозы и полуцеллюлозы применяется главным образом древесина хвойных пород. Ее удельный вес в сырьевом балансе целлюлозно-бумажной промышленности составляет около 80%. Поэтому целлюлозно-бумажная промышленность является одним из главных потребителей древесины в народном хозяйстве. Основные лесные массивы расположены в северных районах европейской части страны, на Урале, в Западной и Восточной Сибири, Якутии и на Дальнем Востоке.

Наличие больших сырьевых ресурсов является одним из благоприятных условий для развития целлюлозно-бумажной промышленности. Ранее основным сырьем ЦБП была сосновая и еловая древесина, современная техника позволяет использовать лиственницу и лиственные породы древесины- тополь, березу, осину, бук и др. В настоящее время лиственницу начали использовать для производства целлюлозы. Из древесины лиственных пород можно получить целлюлозу, полуцеллюлозу и древесную массу, вполне пригодную для выработки широкого ассортимента бумаги и картона. Применение лиственных пород позволяет расширить сырьевую базу, более полно и рационально использовать лесные ресурсы.

Отходы лесопиления и деревообработки - это горбыль, рейка, обрезки и т.д. При распиловке пиловочного сырья остается около 24% кусковых отходов. Это ценное сырье для производства сульфатной, сульфитной целлюлозы, полуцеллюлозы и древесноволокнистых плит. В последнее время в качестве сырья широко используют опилки хвойных пород древесины.

Древесина, перерабатываемая на целлюлозу и древесную массу , носит название балансовой. Качество баланса должно соответствовать требованиям ГОСТа. Балансовая древесина доставляется на предприятие любым доступным видом транспорта. Затем она обрабатывается и отправляется на производство. От производства различные виды отхода или перерабатываются ,либо вывозятся на захоронение. Сточные воды от предприятия направляются на очистку либо сразу сбрасываются в канализацию и водоем.

От производства сульфитной целлюлозы в загрязненных водах содержится кора, щепа, щелок поэтому перед их сбросом необходимо провести несколько стадий очистки. А из отработанного щелока можно производить этиловый спирт и кормовые дрожжи, из барды от переработки щелока.

Данная работа выполнена с целью определения методов очистки образующихся в ходе работы предприятия сточных вод до концентрации в них загрязняющих веществ, соответствующих допустимому сбросу в городскую канализацию.

В работе освещены следующие вопросы:

- дана характеристика предприятия как источника образования загрязняющих веществ;

- определена качественная и количественная характеристика потока сточных вод, поступающих на очистные сооружения, а также в городскую канализацию;

- проведен расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности каждого отдельного цеха предприятия, обслуживания технологического оборудования и помещений, а также водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников ЦБП. Кроме того, рассчитаны концентрации загрязняющих веществ по основным показателям (взвешенные вещества, БПК, ХПК) до и после очистки;

- составлена блок-схема предприятия с указанием потоков сточных вод и источников образования выбросов и предложениями по размещению на данной балансовой схеме необходимых локальных сооружений очистки сточных вод;

- произведен подбор методов очистки образовавшихся сточных вод на локальных очистных сооружениях, предложена схема очистки объединенного потока сточных вод на централизованных системах очистки.

Список сокращений

СВ - сточные воды

ЗВ - загрязняющие вещества

Q_б - водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия

Q_{б ст} - всего отведение хозяйственно-бытовых сточных вод

Q_{б мах} - максимальный расход хозяйственно-бытовых сточных вод

Q_пр - водопотребление на производственные нужды

Q_{пр ст} - всего отведение производственных сточных вод

Q_{пр мах} - максимальный расход производственных сточных вод

_оборуд - водопотребление на обслуживание оборудования и помещений

Q_{оборуд мах} - максимальный расход воды на обслуживание оборудования и помещений

Q_оборот - водопотребление оборотной воды

n - количество персонала в цехе

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека

k - количество смен в сутки

l - количество рабочих дней в году

N - производительность предприятия

q_c интенсивность дождевого стока

коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения дождя по площади

F площадь стока

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон

q₁ - удельный норматив водопотребления на технологические нужды

q₂ - удельный норматив водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды

q₃ - удельный норматив водопотребления на оборотную воду

? - технологические потери воды

q¹, q² - удельный норматив водопотребления на единицу легкового и грузового автотранспорта, л/машину*смену;

C_хпк - концентрация ХПК сточных вод

С_бпк - концентрация БПК сточных вод

С_вв - концентрация взвешенных веществ сточных вод

ЛОС - локальная система очистки

ЦОС - центральная система очистки

1. Общие требования по заданию к курсовой работе по дисциплине «промышленная экология»

1. Составить блок-схему предприятия с указанием на ней потоков сточных вод и источников образования выбросов.

2. Определить качественную и количественную характеристики единого (или раздельного) потока сточных вод, поступающих на очистные сооружения:

· Расход сточных вод (м³/сут), (м³/год),

· Концентрации загрязняющих веществ по основным компонентам:

§ Взвешенные вещества

§ ХПК

§ БПК

3. На балансовой схеме по потокам СВ указать необходимые локальные очистные установки, показать их эффективность и концентрацию очищенных вод по основным показателям.

4. Предложить принципиальную схему очистки объединенного потока СВ на централизованных очистных сооружениях. Рассчитать эффективность очистки после каждой ступени по взвешенным веществам и БПК с обеспечением требуемого конечного качества очищенных стоков.

Вариант 18.

Предприятие производит 400 тыс.т/год беленой сульфитной целлюлозы с выходом 56% и 250 тыс.т/год белой древесной массы. Варка целлюлозы периодическая с Mg - основанием с отбором щелоков 90%. Сульфитные щелока подвергаются биохимической переработке на кормовые дрожжи. Степень использования щелоков 60%. Из целлюлозы изготавливается бумага.

2. Производство сульфитной целлюлозы. Общие сведения

Характеристика производства.

Товарная беленая древесная масса изготовляется из древесины хвойных пород (ель и пихта). С разделением ее на волокна путем истирания; при этом волокна остаются связанными с лигнином. Бурая химическая древесная масса получается из древесины лиственных пород (береза, осина, бук) путем очень слабого провара щепы с последующим ее размолом на дисковых мельницах; при этом лигнин подвергается химическому изменению, затем после размола он сортируется.

Производство древесной массы включает: Распиловку, окорку, транспортирование к машинам (дефибрерам), истирание древесины до древесной массы, (суспензии), ее сортирование, сгущение, измельчение отходов и их сортирование, или перекачку целлюлозы на бумажную и картонную фабрику.

Целлюлоза и полуцеллюлоза изготовляются из древесины и представляют собой полуфабрикат, получаемый сульфатным и сульфитным методом.

Сульфитная целлюлоза изготовляется путем варки древесной щепы (из ели, пихты, и лиственных пород) в кислом растворе (сернистые соли, кальция, натрия, аммония и марганца).Затем целлюлоза промывается и сортируется. Щелок полученный после варки перерабатывается на спирт и кормовые дрожжи и др.Для получения беленой сульфитной целлюлозы и растворимой целлюлозы небеленая целлюлоза отбеливается по многоступенчатой схеме с промывками после каждой ступени.

· Водоснабжение и канализация.

В производстве вода расходуется на следующие операции: мокрую окорку древесины в окорочных барабанах и спрыски фильтров для очистки сеточных барабанов-сгустителей; приготовление растворов химикатов, башенной кислоты и белильных растворов; охлаждение и очистку сернистого и дымовых газов; конденсацию сдувочных и выдувочных паров варочных цехов и вторичного пара выпарной установки; спрыски сортировок и разбавление массы при производстве беленой целлюлозы; разбавление беленой или бумажной массы , если вызывается особыми требованиями, предъявленными к качеству готовой продукции; спрыски в сукномойках, отсечках и отсасывающих валах бумагоделательных, картоноделательных и сушильных машинах; промывку оборудования и смыв полов; охлаждение подшипников и циркулирующего масла; уплотнение сальников и тд.

Система водоснабжения - прямоточная с многократным последовательным использованием воды в цехах.

Применяется вода нескольких видов:

§ Механически очищенная на сетчатых или кварцевых фильтрах;

§ Фильтрованная;

§ Умягченная;

§ Обессоленная;

Количество производственных сточных вод практически равно количеству потребляемой воды из источника. Эти стоки загрязнены взвешенными и растворенными органическими неорганическими веществами; они разделяются на коросодержащие, волокносодержащие, щелоко- и волокносодержащие стоки.Все эти стоки очищаются перед сбросом в водоем.

· Производство кормовых дрожжей и этилового спирта.

Метод производства этих продуктов основан на гидролизе древесины в присутствии катализатора и серной кислоты при установленном давлении и температуре.

· Характеристика производства.

Кормовые дрожжи производятся из отходов ЦБП содержащих гидролизный сахар, полученный в результате гидролиза кислый раствор сахаров (гидролизат) нейтрализуется известковым молоком или аммонийной водой, обогощаются гидролизными солями, осветляется, охлаждается водой и поступают в дрожжерастительные аппараты.

Выращеные дрожжи сгущаются флотацией и сепарированием при этом расходуется свежая вода на промывку дрожжей. Затем дрожжи сушатся.

Спиртовое производство осуществляется по схеме получение гидролизата с последующей подготовкой его к биохимичекой переработке так же, как и на дрожжевом производстве.

Охлажденный нейтрализат сбраживается и на брагоректификационной установке выделяется спирт. Пары спирта конденсируются и охлаждаются водой.Из барды выращивают кормовые дрожжи.

· Водоснабжение и канализация.

Вода в основном используется на гидролиз, охлаждение жидкостных потоков в холодильниках, дефлегматорах, теплообменных аппратов, а также на приговление растворов питательных солей, промывку оборудования, мытья полов.

Наибольшее количество воды расходуется на кормовом производстве на наружное орошение дрожжей растительных аппаратов в летний период.

Водоснабжение осуществляется по смешанной схеме- с последовательным использованием и оборотом охлаждающей воды.

Производственные сточные воды направляются на биологическую очистку совместно с хозяйственно- бытовыми стоками.

3. Область практического применения целлюлозы

В результате варки растительного сырья с тем или иным химическим реагентом получают небеленую целлюлозу, представляющую собой продукт с относительно низкой белизной. Небеленая целлюлоза, в особенности жесткая, содержит еще значительное количество сопровождающих клетчатку примесей, дальнейшее освобождение от которых способом варки иногда бывает связано с нежелательным значительным повреждением целлюлозы и ухудшением ее свойств. Но часто требуется получить продукт высокого белого цвета, более полно освобожденный от лигнина, смол и других примесей, более химически чистый, с определенными физико-химическими свойствами. Для этого небеленую целлюлозу подвергают отбелке химическими реагентами, получая беленую целлюлозу. Для более глубокого удаления гемицеллюлоз иногда одновременно с отбелкой проводят дополнительную щелочную обработку, получая в результате облагороженную целлюлозу. Отбелке и облагораживанию подвергают преимущественно мягкую целлюлозу или целлюлозу средней жесткости.

Факторами определяющими свойства целлюлозы с точки зрения ее использования в бумажном или картонном производстве, являются природа исходного растительного материала (хвойная или лиственная), выход и степень провара целлюлозы , способ варки, который может сообщать целлюлозному волокну некоторые специфические свойства.

Способы получения целлюлозы можно разделить на:

§ Кислотные,

§ Щелочные,

§ Нейтральные,

§ Окислительные,

§ Ступенчатые,

§ Комбинированные.

К группе кислотных способов из числа применяемых в промышленности относятся сульфитный, бисульфитный и азотный способы.

В сульфитном способе варки в качестве реагентов используется так называемая сульфитная варочная кислота, представляющая собой раствор сернистой кислоты, содержащей некоторое количество бисульфита кальция, магния, натрия или аммония. Сульфитная целлюлоза, небеленая и беленая, является одним из главнейших полуфабрикатов для выработки газетных, типографических, писчих бумаг, бумаги для печати и целого ряда других видов бумаги и для получения искусственного волокна.

4. Описание схемы целлюлозного производства

Общая схема производства сульфитной целлюлозы из древесины слагается из следующих отдельных стадий:

1) Подготовке древесины, состоящей из операций по выгрузке и хранению древесины, очистке ее от коры, распиловке и измельчению в щепу,

2) Приготовления варочной кислоты в виды раствора бисульфита кальция с избытком растворенной двуокиси серы (сюда входят операции по сжиганию серы или колчедана, очистке и охлаждению сернистого газа и поглощение его с образованием кислоты);

3) Варке щепы с сульфитной кислотой в котлах под давлением 0,5-1 МПа при температуре 130-150⁰С, включая операции по регенерации двуокиси серы и промывки сваренной целлюлозной массы;

4) Очистки целлюлозной массы от не провара, костры и минеральных загрязнений;

5) Отбелки и облагораживания целлюлозы с целью повышения ее белизны и улучшения ее физико-химических свойств;

6) Обезвоживание и сушка целлюлозы.

Отбелка целлюлозы производится когда вырабатывается беленая целлюлоза, а облагораживание только при выработке облагороженных видов целлюлозы, чаще для химической переработки.

Кроме перечисленных основных производственных стадий составной частью современного сульфитцеллюлозного завода является цех переработки отработанного щелока на полезные продукты -этиловый спирт, кормовые дрожжи, сульфитные концентраты, а при использовании для варки растворимых оснований предприятия в большинстве случаев имеют еще цех регенерации химикатов из отработанных щелоков или барды (остатка щелока после получения спирта или дрожжей).

5. Производство сульфитной целлюлозы

Сульфитную целлюлозу получают путем варки щепы или сечки однолетних растений с так называемой сульфитной кислотой, которая представляет собой водный раствор бисульфита кальция Са(НSO₃)₂ .

Сульфитный способ получения древесной целлюлозы был открыт во второй половине Х!Х в.Сульфитная целлюлоза используется при выработке многих видов бумаги вместе с другими волокнистыми компонентами и без них. Кроме того, целлюлоза широко применяется как исходное сырье в производстве взрывчатых веществ, искусственного сырья волокна, шерсти, кожи, целлофана, лаков, кинопленки и т.п.

6. Схема сульфит - целлюлозного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1- Рубительная машина

2- Циклон

3- Сортировка для щепы

4- бункер

5- Варочный котел

6- Серная печь

7- Промывалка (скруббер)

8- Холодильник

9- Селеновая камера

10- Башня для получения кислоты

11- Регенерационная цистерна

12- Сцежа

13- Сучколовитель

14- Сортировка для целлюлозы

15- Центриклинер

16- Сгуститель

17- Бассейн

18- Переработка щелока.

-----газ

-----целлюлоза

------кислота

-----щепа

Окоренный баланс измельчают в щепу на рубительной машине. Щепу отсортировывают от опилок и крупных кусков и подают в варочный котел. После заполнения котла щепой в него закачивают варочную кислоту, закрывают крышку котла и подают пар. Варка производится в закрытых котлах и при высокой температуре. По окончании процесса варки из котла отбирают щелок и направляют его на переработку. Полученную целлюлозную массу промывают и очищают от сучков, непровара и минеральных загрязнений. Затем ее обезвоживают и направляют в небеленом или отбеленном виде на бумажную фабрику либо на сушку, если она предназначена для отправки на другие предприятия.

· Производство кормовых дрожжей.

Применяемые в промышленности переработки сульфитных щелоков дрожжи размножаются почкованием. Период времени которого число клеток удваивается , называют периодом генерации. В производственных условиях удвоение биомассы происходит за 3-5 ч.Для обеспечения жизнедеятельности дрожжевых клеток водная среда должна содержать углеводное, азотное, фосфорное питание и ряд электролитов, в том числе ионы калия. Различают процессы дыхания и брожения дрожжей .При дыхании, осуществляемом в аэробных условиях, ферменты дрожжей полностью окисляют углеводы питательной среды с освобождением всей связанной энергии:

С ₆Н ₁₂О₆+6О₂=6СО₂+6Н ₂О+2820 кДж

В анаэробных условиях ферменты дрожжевых клеток расщепляют углеводы до стадии образования этилового спирта:

С ₆Н ₁₂О₆ = 2С ₂Н₅ОН +2СО₂+117 кДж

10.Характеристика предприятия как источника образования загрязненных сточных вод.

Данное ЦБП занимается выпуском 200 тыс.т/год небеленой сульфитной целлюлозы с выходом 53% и 250 тыс.т/год белой древесной массы. Из полученного сырья осуществляется производство бумаги. Сульфитные щелока подвергаются биохимической переработке на этанол и кормовые дрожжи,степень использования щелоков 60%.

1. Основное производство:

· Измельчение баланса в щепу,

· Сортирование и хранение щепы

· Приготовление кислоты на кальциевом основании

· Получение сернистого газа

· Очистка и охлаждение печных газов

· Характеристика сульфитной кислоты.

· Повышение содержания сернистого газа в сырой кислоте.

· Варка сульфитной целлюлозы

· Процесс варки. Заварка.

· Использование сульфитного щелока

· Очистка целлюлозы

· Сортирование целлюлозы

· Отбелка целлюлозы

· Обезвоживание и сушка целлюлозы

2. Вспомогательное производство.

· Административное здание.

Схема предприятия.

11.Основное производство.

Измельчение баланса в щепу.

Чтобы получить доброкачественную целлюлозу, щепа должна быть однородной по размерам (длина 16-20 мм, ширина 20 мм, толщина 2-3 мм) и по влажности, нарублена из здоровой древесины и должна иметь гладкий отруб. Щепа, не отвечающая этим требованиям, плохо пропитывается варочным раствором, и целлюлоза получается низкого качества.

Для измельчения балансовой древесины в щепу применяют рубительные машины, имеющие 8-16 ножей, с верхней и горизонтальной подачей древесины.

Измельчение баланса в рубительной машине происходит непрерывно. Баланс длиной от 2,2 до 6 м поступает под ножи вращающегося диска по питающему патрону. Качество отрубаемой щепы зависит от состояния ножей и правильной их установки на диске. Размер получаемой щепы зависит от выступа ножей за плоскость диска. Для обычного баланса выступ равен 9-10 мм. Тогда получается щепа подходящего размера и качества.

Сортирование и хранение щепы

После рубительной машины щепа получается неоднородной по размерам. В зависимости от типа рубительной машины, она содержит крупной щепы 1-5 %, мелочи 1-3 %, нормальной щепы, пригодной для варки целлюлозы, 92-98%.

Несортированная щепа подается в приемный кран сортировки и распределяется по поверхности верхнего сита, на котором задерживается крупная щепа, направляемая на измельчение. Нормальная щепа проходит через сито, задерживается средним, отсеивается на нем от мелочи и тонких лучин и подается в производство или на хранение. На нижнем сите задерживается некондиционированная щепа, используемая в производстве. Мелочь проходит

Через сито и поступает на поддон, расположенный за последним ситом. Из него она транспортируется в гидролизное производство или в котельную для сжигания.

От сортировок в производство или на хранение щепа транспортируется ленточными и скребковыми транспортерами , ковшами-элеваторами, а также пневматическим способом.

На многих предприятиях щепа направляется для хранения в запасные бункера, расположенные над варочными котлами. Емкость бункера на 1,5-2 раза больше варочного котла. Загрузка щепы в варочный котел механизированная.

Получение сернистого газа.

Сернистый газ получают при сжигании серосодержащего сырья: серы, серного и флотационного колчедана. При горении серы образуется сернистый газ. Серу сжигают во вращающихся или стационарных серных печах. Сера поступает в печь непрерывно в твердом или расплавленном виде. И горит в печи. Образовавшиеся печные газы поступают в камеру, где догорают несгоревшие частицы серы. Печные газы с температурой 900-1000⁰ направляют на очистку и охлаждение. Печной газ содержит сернистого газа 12-15%, азота 79% и кислорода 6-9%. Производительность серной печи до 17,5 т серы в сутки.

Очистка и охлаждение печных газов.

Полученный при сжигании серы печной газ содержит вредные примеси: пыль, серный ангидрид, селен, соединения мышьяка, недогоревшую серу и др. Эти примеси сильно снижают качество кислоты и забивают аппаратуру кислотного отдела. Для получения доброкачественной сырой и варочной кислоты печные газы должны быть полностью освобождены от примесей и охлаждены до 30-35⁰С. Последнее способствует очистке газа от селена и серного ангидрида, а также повышает растворимость сернистого газа в воде. Очистка печных газов производится сухим электрическим и мокрым методом.

Характеристика сульфитной кислоты.

Как упоминалось ранее при производстве целлюлозы сульфитным способом древесную щепу подвергают варке при повышенных t-ре и давлении с раствором кислой сернокислой соли кальция, содержащей значительный избыток сернистой кислоты (двуокиси серы). Пренебрегая количественным соотношением , состав сульфитной кислоты, содержащей бисульфит кальция в качестве основания, можно выразить выражением:

Сa(HSO₃)₂+SO₂+H₂O

Кислоту ,получаемую в кислотном отделе сульфитцеллюлозного завода, называют сырой кислотой. Варочная кислота представляет собой смесь сырой сульфитной кислоты с продуктами сдувок из котлов, удаляемыми в процессе варки. Варочная кислота всегда содержит больше растворенной двуокиси серы, чем сырая, но содержание бисульфита в ней меньше. Концентрацию компонентов кислоты выражают в единицах двуокиси серы или сернистого ангидрида (SО₂). Общее содержание сернистого ангидрида, входящего в состав как сернистой кислоты, так и бисульфита{Ca(HSO₃)₂}, называют «весь SО₂» или «общий SО₂».

Повышение содержания сернистого газа в сырой кислоте.

Для получения крепкой варочной кислоты необходимо приготавливать сырую кислоту с повышенным содержанием в ней растворимого сернистого газа . Повышение содержания сернистого газа в сырой серной кислоте производят различными способами : понижением температуры сырой кислоты; насыщением сырой кислоты печными газами при повышенном давлении ; повышением концентрации сернистого газа; применением жидкого сернистого газа. Растворимость сернистого газа повышается с понижением температуры сырой кислоты . Повышение в ней содержания сернистого газа достигается подачей холодной воды с температурой 6-10 ⁰С. С повышением давления растворимость сернистого газа увеличивается. Насыщение серной кислоты печными газами под давлением производят в специальных башнях. Чем выше концентрация сернистого газа, тем больше он растворяется в сырой кислоте. Чтобы повысить концентрацию сернистого газа, серу сжигают в кислороде или воздухе, обогащенном кислородом. Жидкий сернистый газ 100%-ной концентрации вводят в баки, наполненные сырой или варочной кислотой. При этом необходимо обеспечить хорошее смешение его с кислотой.

Варка сульфитной целлюлозы

Варкой называют процесс получения целлюлозы из древесины при нагревании ее с варочной кислотой. Небеленую сульфитную целлюлозу в зависимости от того, при каких условиях варки она получена, разделяют на жесткую, среднюю и мягкую. Жесткая целлюлоза содержит наибольшее количество инкрустирующих веществ, а мягкая - наименьшее.

Основная цель варки - растворить лигнин и другие вещества, сопутствующие клетчатке. В зависимости от характера варки, в целлюлозе остается от 1,5 до 6% лигнина и от 3 до 7% гемицеллюлоз. Выход целлюлозы составляет от46- 50% от массы абсолютно сухой древесины. Для варки применяют вертикальные котлы объемом 50-400 м³, изготовленные изготовленные из стальных листов толщиной 25-35 мм. Так как метал быстро разъедается кислотой , стенка котла изнутри покрывается кислотоупорной обмуровкой. Она уменьшает объем котла на 10-15% и требует тщательного ухода.

Варочный котел оборудован: механизированной крышкой с пневматическим , гидравлическим или электрическим дистанционным приводом; стационарным паровым уплотнением, коллектором для промывки котла водой после каждой варки; заборной сеткой, предотвращающей попадание щепы в отбираемую на циркуляцию кислоту; коллектором, который предназначен для подачи воды или отработанного щелока внутрь котла при удалении сваренной целлюлозы вымывкой; циркуляционно-подогревательны устройством и другим вспомогательным оборудованием . Котлы рассчитывают на рабочее давление до 1,2 МПа. Получение целлюлозы в котлах периодического действия состоит из следующих операций: загрузки щепы, заливки кислоты, заварки, варки, опоражнивания котла.

Процесс варки. Заварка.

Варка целлюлозы в зависимости от ее назначения проводится по специальному графику, в котором точно определены все стадии варочного процесса и его параметры. Условно процесс варки делится на два периода: заварку и собственно варку.

Заварка- является первой стадией варки целлюлозы. Назначение заварки - полностью и равномерно пропитать кислотой щепу, для того чтобы лигнин прореагировал с сульфитной кислотой с образованием лигносульфоновой кислоты. В присутствии основания лигносульфоновая кислота реагируя с ним, превращается в соль лигносульфоновой кислоты. Происходит так называемое сульфирование лигнина. Это соединение в период заварки находится еще в твердом состоянии. Чем полнее лигнин сульфирован в период заварки, тем лучше он растворяется во время варки. Этому процессу способствует также однородность размеров щепы повышенная крепость и температура кислоты.

Продолжительность заварки зависит от емкости котла и начальной температуры кислоты. Скорость пропитки зависит от крепкости кислоты, а также от влажности щепы. Для ускорения процесса пропитки щепы кислотой применяют способ переменного гидравлического давления.

Пропуск щелока. Его производят по окончании стадии пропитки щепы кислотой при температуре 110-125 ⁰С. Щелоком называется варочная кислота после реагирования ее с древесиной. Щелок перепускают из котла в другой котел, который находится на стадии заполнения варочной кислотой, или в запасную цистерну, работающую под давлением. Количество перепускаемого щелока при загрузке котла щепой без уплотнения составляет 25-40% и при уплотнении щепы 20-30%от объема жидкости, поступившей в него перед заваркой.

Преимущества варки целлюлозы с перепуском щелока заключаются в следующем: сокращается оборот варочного котла, уменьшается удельный расход пара и серы на варку, увеличивается содержание сахаров в щелоке.

Варка. По окончании заварки следует процесс варки. Во время варки в раствор переходит лигносульфоновая кислота и ее соли, образовавшиеся в период заварки. Одновременно с удалением лигнина происходит гидролиз, и растворение значительной части гемицеллюлоз и небольшого количества целлюлозы. Варку производят по различным температурным режимам в зависимости от марки требующейся целлюлозы. Подъем температуры с 105-110⁰ С до конечной 130-155⁰С осуществляется медленно , в течении 1-3 часов. После достижения заданной температуры осуществляется процесс варки. Во время варки в котле поддерживается постоянное давление 0,6-0,7 МПа. Варка продолжается от 1,5 до 5 часов и зависит от применяемого температурного режима, состава кислоты, качества целлюлозы и давления в котле. С повышением температуры и давления в котле время варки сокращается. Однако выход целлюлозы из древесины уменьшается, качественные показатели снижаются.

Окончание варки определяют по цвету, запаху щелока, по содержанию в нем основания и SО₂ , а также по пробе массы отбираемой в конце варки через специальный штуцер. В конце варки содержание сернистого газа в щелоке может быть 0,2-1% и более, щелок приобретает темно-коричневый цвет.

Полный оборот котла длится от 7 до 16 часов. Широко распространено автоматическое регулирование варки с помощью контрольно-регулирующей аппаратуры, а также дистанционного и автоматического управления всеми операциями по обслуживанию котлов. Варочный котел опоражнивают двумя способами: выдувкой и вымывкой.

Использование сульфитного щелока

По окончании варки в щелоке находится в растворенном виде от 47-54 % органических веществ (от массы, взятой на варку древесины). Эти вещества состоят в основном из солей лигносульфоновых кислот , которые образуются при гидролизе гемицеллюлозы, органических кислот и др. Концентрация сахаров в щелоке 2-2,5 %. Примерно 65% сахаров способны сбраживаться дрожжами , выделяя углекислоту и образуя этиловый спирт. После брожения образуется бражка, из которой в специальных аппаратах отгоняют спирт. Остаток после перегонки спирта называется бардой . Выход спирта 60-80% на 1т воздушно сухой целлюлозы. Остальная часть сахаров может быть использована для получения кормовых дрожжей . Обычно кормовые дрожжи получают из барды, которая содержит не сбраживаемые сахара. Остатки барды рекомендуется выпаривать в специальных установках до 50-60% сухого вещества и сжигать в топках паровых котлов. Спуск сульфитных щелоков и барды в водоемы категорически запрещен.

Очистка целлюлозы

После промывки в сцежах целлюлозная масса содержит сучки, непровар, кору, сор, песок и минеральные загрязнения. Эти примеси тщательно удаляются в процессе очистки целлюлозы. Концентрация целлюлозной массы после промывки и стока промывной воды и сцежи составляет 12-18%

Из сцежи масса удаляется гидравлическим способом. Для этого массу размывают струей воды из брандспойтах под давлением. Размытая масса при концентрации 1,5-2,5% поступают в бассейн , а из него насосом подается в верхний этаж очистного отдела.

Очистку целлюлозной массы осуществляют двумя стадиями: грубое сортирование- удаление сучков и непровара ; тонкое сортирование- отделение сора, пучков волокон, комочков, слизи и тд производят в две-три ступени.

Сортирование целлюлозы

Оно осуществляется на сортировках и радиклонах, где из целлюлозной массы удаляются костра, пучки волокон, мелкий сор, Сорность целлюлозы после сортировки снижается в 3-5 раз. Отходы очистного отдела - сучки, непровар, отходы сортировки и волокно, улавливаемое из сточных вод,- используется для выработки бумаги и картона. Для этого они подвергаются дополнительной обработке на размалывающих аппаратах непрерывного действия.

Использование оборотной воды в ЦБП и улавливание волокна.

В процессе производства полуфабрикатов происходят большие потери волокна в промоях сточных вод. Потери волокна составляют от 1-2 % от выработки целлюлозы. Для сокращения потерь волокна рекомендуется максимальное использование отработанных производственных вод в виде оборотных вместо свежей и улавливание волокна виз сточных вод.

Использование воды в цехах подготовки древесины.

Вода, потребляемая для мокрой окорки , промывки и транспортировки баланса в гидролотках, после механической очистки на сетчатых барабанах используется вновь. На некоторых предприятиях потери воды на лесных складах компенсируются водой, используемой на других производственных участках. Это позволяет сократить потребление свежей воды, но и за счет более высокой температуры производственной воды, подаваемой на окорку и транспортировку баланса. Благодаря этому ускоряется окорка и зимой меньше понижается температура воды в гидролотках.

Использование воды в производстве целлюлозы.

Вода от сгустителей, пресспатов и отбельных должна использоваться многократно при движении противотоком по отношению к движению массы. При использовании жидкой целлюлозы на своем комбинате в бумажном или картонном цехах избыточные воды этих цехов можно направлять на целлюлозный завод для повторного использования. Промывные воды сцеж, воды от промывки массы после хлорирования, щелочения и облагораживания, а также воды от смолоотделителей не используются. Эти воды содержат, помимо волокна , растворимые в воде примеси , которые снижают качество целлюлозы.

При использовании оборотной воды в сульфитцеллюлозном производстве повышается содержание смолы и создаются благоприятные условия для развития микроорганизмов. В связи с этим воду необходимо очищать от вредных примесей , чтобы сохранить качество получаемой целлюлозы . Обычно степень использования сточной воды в виде оборотной колеблется от 50 до 85% , в зависимости от требований, предъявляемых к целлюлозе.

Расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно- бытовых сточных вод.

· Основное производство.

Цех подготовка древесины.

Таблица 1.

	обозначения	Ед.измерения	Кол-во
Производительность	N	Тыс.т/год	650
Кол.во смен в сутки	K	Шт.	2
Кол-во рабочих дней в году	L	Шт.	365
Среднегодовой расход воды на подготовку древесины.
На технолог.нужды	q1	М3	125
На хоз. Быт. Нужды	q2	М3	0,31
Технические потери		М3	2,1
Концентрации ЗВ сточных вод цеха.
Взвешенные в-ва	Свв	Мг/л	1700
ХПК	Схпк	МгО/л	3900
БПК	Сбпк	мгО/л	1300
Кол-во персонала	n	Чел	70
Удельный расход воды на 1 человека в смену	q	л/чел*смену	25
Нормативы ЗВ сточных вод при сбросе в горколлектор.
Взвешенные вещ-ва	Свв	Мг/л	300
ХПК	Сбпк	мгО2/л	700

Расчет водопотребления и водоотведения цеха.

1. Расчет водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников предприятия и водоотведения:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

где:

n - количество персонала в данном цехе, чел.

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека, л/чел*смену для горячего цеха;

к - количество смен в сутки, шт.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=1227,5м³/год;

=3,5_ м³/сутки;

=1227,5 м³/год;

=3,5_ м³/сутки;

Безвозвратные потери принимаются 10% от Q_б

, м³/год, м³/сутки;

=1104,75_ м³/год;

=3.15 _м³/сутки

2. Расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности и от обслуживания оборудования и помещений:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

, м³/год, м³/сутки;

где:

N - производительность предприятия, т/год;

q₁ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для технологических нужд, м³/т;

q₂ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для хозяйственно-бытовых нужд, м³/т;

? - технологические потери воды на ед. продукции, м³/т;

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=81250_ м³/год;

=222,6 м³/сутки;

_ м³/год;

_ м³/сутки;

=79885_ м³/год;

=218,26_ м³/сутки;

=201,5_ м³/год;

=5,7_ м³/сутки;

201,5м³/год;

5,7м³/сутки;

Сводная таблица водопотребления и водоотведения по цеху

Таблица 2

	Расход
	м3/год	м3/сутки
Водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия	1227,5	3,5
Водопотребление на производственные нужды	1104,75	3,15
Водопотребление на обслуживание оборудования и помещений	81250	222,6
Всего из источника	79885	218,26
Всего отведение хозяйственно-бытовых сточных вод	201,5	5,7
Всего отведение производственных сточных вод	163668,75	453,27

Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, выпускаемых цехом, превышают допустимые нормы сброса в горколлектор, загрязняющие вещества это в основном коросодержащие потоки, поэтому их необходимо очистить механически , довести до нужной концентрации. Сточные воды от цеха проходят ЛОС, направляются в усреднитель, а затем на ЦОС.

Варочный цех.

Характеристика сточных вод варочного цеха небеленой целлюлозы приведена в таблице 3

Таблица 3

	Обозначения	ед. измерения	кол-во
Производительность предприятия	N	тыс. т/год	200
Количество смен в сутки	k	шт.	2
Количество рабочих дней в году	l	шт.	365
Среднегодовой расход воды на единицу продукции:
Оборотная вода	q3	м3	З50
На технологические нужды	q1	м3	125
На хозяйственно-бытовые нужды	q2	м3	0,31
Технологические потери	?	м3	10
Концентрация ЗВ сточных вод цеха:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	45
- ХПК	Схпк	мгО/л	100
- БПК	Сбпк	мгО2/л	20
Количество персонала	n	чел	50
Удельный расход воды на 1 человека в смену	q	л/чел*смену	25
Нормативы ЗВ сточных вод при сбросе в горколлектор:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	300
- БПК	Сбпк	мгО2/л	700

Расчет водопотребления и водоотведения цеха

Расчет водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников предприятия и водоотведения:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

где:

n - количество персонала в данном цехе, чел.

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека, л/чел*смену для горячего цеха;

к - количество смен в сутки, шт.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=912,5 м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

=912,5_ м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

Безвозвратные потери принимаются 10% от Q_б

, м³/год, м³/сутки;

=821,25_ м³/год;

=2,25 _м³/сутки

Расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности и от обслуживания оборудования и помещений:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

где:

N - производительность предприятия, т/год;

q₁ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для технологических нужд, м³/т;

q₂ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для хозяйственно-бытовых нужд, м³/т;

? - технологические потери воды на ед. продукции, м³/т.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=25000_ м³/год;

=68,5_ м³/сутки;

_ м³/год;

_ м³/сутки;

=23000_ м³/год;

=63_ м³/сутки;

=62 м³/год;

=0,3_ м³/сутки;

62 м³/год;

0,3 м³/сутки;

=70000_ м³/год;

=191,8_ м³/сутки;

Сводная таблица водопотребления и водоотведения по цеху производства небеленой целлюлозы.

Таблица 4

	Расход
	м3/год	м3/сутки
Водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия	912,5	2,5
Водопотребление на производственные нужды	821,25	2,25
Оборотная вода	25000	68,5
Водопотребление на обслуживание оборудования и помещений	23000	63
Всего водопотребление из источника	62	0,3
Всего отведение хозяйственно-бытовых сточных вод	70000	191,8
Всего отведение производственных сточных вод	119795,75	328,35

В данном цехе концентрации загрязняющих веществ составляют в основном волокна, а также щелокосодержащие стоки с рН примерно 4,5-6, поэтому ЛОС устанавливается для использования производственной воды как оборотную. Сточные воды от варочного цеха соединяют со сточными водами некоторых других цехов и вместе их направляют на очистку.

Характеристика сточных вод варочного цеха белой древесной массы приведена в таблице 5

Таблица 5

	Обозначения	ед. измерения	кол-во
Производительность предприятия	N	тыс. т/год	250
Количество смен в сутки	k	шт.	2
Количество рабочих дней в году	l	шт.	365
Среднегодовой расход воды на единицу продукции:
Оборотная вода	q3	м3	1065
На технологические нужды	q1	м3	220
На хозяйственно-бытовые нужды	q2	м3	0,4
Технологические потери	?	м3	20
Концентрация ЗВ сточных вод цеха:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	45
- ХПК	Схпк	мгО/л	100
- БПК	Сбпк	мгО2/л	20
Количество персонала	n	чел	50
Удельный расход воды на 1 человека в смену	q	л/чел*смену	25
Нормативы ЗВ сточных вод при сбросе в горколлектор:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	300
- БПК	Сбпк	мгО2/л	700

Расчет водопотребления и водоотведения цеха

3. Расчет водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников предприятия и водоотведения:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

где:

n - количество персонала в данном цехе, чел.

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека, л/чел*смену для горячего цеха;

к - количество смен в сутки, шт.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=912,5 м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

=912,5_ м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

Безвозвратные потери принимаются 10% от Q_б

, м³/год, м³/сутки;

=821,25_ м³/год;

=2,25 _м³/сутки

4. Расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности и от обслуживания оборудования и помещений:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

где:

N - производительность предприятия, т/год;

q₁ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для технологических нужд, м³/т;

q₂ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для хозяйственно-бытовых нужд, м³/т;

? - технологические потери воды на ед. продукции, м³/т.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=55000_ м³/год;

=150,7_ м³/сутки;

_ м³/год;

_ м³/сутки;

=52500_ м³/год;

=143,9_ м³/сутки;

=100 м³/год;

=0,3_ м³/сутки;

100 м³/год;

0,3 м³/сутки;

=266250_ м³/год;

=729,5_ м³/сутки;

Сводная таблица водопотребления и водоотведения по цеху производства белой древесной массы.

Таблица 6

	Расход
	м3/год	м3/сутки
Водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия	912,5	2,5
Водопотребление на производственные нужды	821,25	2,25
Оборотная вода	55000	150,7
Водопотребление на обслуживание оборудования и помещений	52500	143,9
Всего водопотребление из источника	100	0,3
Всего отведение хозяйственно-бытовых сточных вод	266250	729,5
Всего отведение производственных сточных вод	375583,75	1029,15

Воды данного цеха содержат загрязняющие вещества такие же как воды предыдущего цеха,поэтому их соединяют и напрявляют на ЛОС вместе. ЛОС устанавливается для повторного использования производственной воды.

Промывной цех

Характеристика сточных вод промывного цеха целлюлозного производства приведена в таблице 7

Таблица 7

	Обозначения	ед. измерения	кол-во
Производительность предприятия	N	тыс. т/год	450
Количество смен в сутки	k	шт.	2
Количество рабочих дней в году	l	шт.	365
Среднегодовой расход воды на единицу продукции:
Оборотная вода	q3	м3	1200
На технологические нужды	q1	м3	305
На хозяйственно-бытовые нужды	q2	м3	0,4
Технологические потери	?	м3	20
Концентрация ЗВ сточных вод цеха:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	45
- ХПК	Схпк	мгО/л	100
- БПК	Сбпк	мгО2/л	20
Количество персонала	n	чел	50
Удельный расход воды на 1 человека в смену	q	л/чел*смену	25
Нормативы ЗВ сточных вод при сбросе в горколлектор:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	300
- БПК	Сбпк	мгО2/л	700

Расчет водопотребления и водоотведения цеха

5. Расчет водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников предприятия и водоотведения:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

где:

n - количество персонала в данном цехе, чел.

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека, л/чел*смену для горячего цеха;

к - количество смен в сутки, шт.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=912,5 м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

=912,5_ м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

Безвозвратные потери принимаются 10% от Q_б

, м³/год, м³/сутки;

=821,25_ м³/год;

=2,25 _м³/сутки

6. Расчет водопотребления и водоотведения производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности и от обслуживания оборудования и помещений:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

, м³/год, м³/сутки;

, м³/год;

где:

N - производительность предприятия, т/год;

q₁ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для технологических нужд, м³/т;

q₂ - среднегодовой расход воды на ед. продукции для хозяйственно-бытовых нужд, м³/т;

? - технологические потери воды на ед. продукции, м³/т.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=137250_ м³/год;

=376,1_ м³/сутки;

_ м³/год;

_ м³/сутки;

=132750_ м³/год;

=363,8_ м³/сутки;

=180 м³/год;

=0,5_ м³/сутки;

180 м³/год;

0,5 м³/сутки;

=540000_ м³/год;

=1479,5_ м³/сутки;

Сводная таблица водопотребления и водоотведения по цеху производства белой древесной массы.

Таблица 8

	Расход
	м3/год	м3/сутки
Водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды работников предприятия	912,5	2,5
Водопотребление на производственные нужды	821,25	2,25
Оборотная вода	137250	376,1
Водопотребление на обслуживание оборудования и помещений	132750	363,8
Всего водопотребление из источника	180	0,5
Всего отведение хозяйственно-бытовых сточных вод	540000	1479,5
Всего отведение производственных сточных вод	811913,75	2224,65

В данном цехе образуются щелокосодержащие потоки концентрации которых превышают допустимые нормы сброса в горколлектор, поэтому на ЛОС они направляются вместе со сточными водами ДПЦ и варочных цехов. ЛОС устанавливается для повторного использования производственной воды.

Очистной цех.

Характеристика сточных вод очистного цеха приведена в таблице 9

Таблица 9

	Обозначения	ед. измерения	кол-во
Производительность предприятия	N	тыс. т/год	450
Количество смен в сутки	k	шт.	2
Количество рабочих дней в году	l	шт.	365
Среднегодовой расход воды на единицу продукции:
Оборотная вода	q3	м3	1065
На технологические нужды	q1	м3	120
На хозяйственно-бытовые нужды	q2	м3	0,4
Технологические потери	?	м3	20
Концентрация ЗВ сточных вод цеха:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	15
- ХПК	Схпк	мгО/л	50
- БПК	Сбпк	мгО2/л	10
Количество персонала	n	чел	50
Удельный расход воды на 1 человека в смену	q	л/чел*смену	25
Нормативы ЗВ сточных вод при сбросе в горколлектор:
- Взвешенные вещества	Свв	мг/л	300
- БПК	Сбпк	мгО2/л	700

Расчет водопотребления и водоотведения цеха

7. Расчет водопотребления на хозяйственно-бытовые нужды сотрудников предприятия и водоотведения:

, м³/год;

, м³/сутки;

, м³/год, м³/сутки;

где:

n - количество персонала в данном цехе, чел.

q - удельный норматив водопотребления на 1 человека, л/чел*смену для горячего цеха;

к - количество смен в сутки, шт.

l - количество рабочих дней в году, шт;

К_лет - коэффициент изменения среднегодовой нормы в летний сезон, К_лет=1.

=912,5 м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

=912,5_ м³/год;

=2,5_ м³/сутки;

Безвозвратные потери принимаются 10% от Q_б