Модернизация выпарных станций. Опыт АЦБК

В октябрьском номере Справочника эколога четверо учёных рассказывают о результатах и перспективах внедрения наилучших доступных технологий на Архангельском целлюлозно-бумажном комбинате


Николай Костогоров, руководитель проекта по строительству нового картонного производства АО Архангельский ЦБК
Евгения Москалюк, главный эколог АО Архангельский ЦБК
Константин Боголицын, доктор химических наук, заслуженный профессор Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова
Елена Шульгина, кандидат технических наук

Новая выпарная станция АЦБК, ноябрь 2020 г.

В Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 г. состояние окружающей среды там, где сосредоточены большая часть населения страны, производственных мощностей и наиболее продуктивные сельскохозяйственные угодья (всего около 15% территории страны), оценивается как неблагополучное по экологическим параметрам.

В целях перехода промышленных предприятий России на НДТ определен перечень 300 объектов I категории, вклад которых в суммарные выбросы, сбросы загрязняющих веществ в РФ составляет не менее чем 60% (приказ Минприроды России от 18.04.2018 №154). Отметим, что в части обращения с отходами вклад таких предприятий в статистические данные при идентификации наиболее грязных объектов не оценивается.

В указанном перечне содержится и несколько объектов (промышленных площадок) ЦБП. Деятельность по производству целлюлозы (включая технологические процессы, оборудование, технические способы и методы, применяемые при производственном экологическом контроле, очистке сточных вод) относится к числу видов деятельности, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду (НВОС) по принятой в России классификации, и представляет собой одну из областей применения НДТ, что влечет необходимость получения компаниями комплексного экологического разрешения.

Оценка соответствия технологий производства НДТ сопряжена с применением технологических нормативов. В то же время обязательно их соблюдение как нормативов допустимого воздействия на окружающую среду. Таким образом, внедрение и применение НДТ промышленностью гарантирует необходимый минимум ее НВОС (уровня нормативов качества), хотя и является инструментом комплексного снижения НВОС.

Рассмотрим перспективы и фактические результаты внедрения НДТ на предприятии ЦБП.

Внедрение НДТ на интегрированном предприятии ЦБП

Интегрированные целлюлозно-бумажные предприятия представляют собой многооперационные, химически сложные площадные крупные объекты с большим числом производственных переделов, объединенных одним назначением — технологией (производством) целлюлозно-бумажных полуфабрикатов и продукции из них.

Технология производства волокнистых полуфабрикатов включает основные этапы (подпроцессы): варка, регенерация, сортирование, очистка, отбелка. В производстве используются различные химические процессы: неорганической химии, электрохимии, органической, коллоидной химии.

Предприятия ЦБП традиционного относят к одним из основных источников загрязнения окружающей среды: на их долю приходится 25% общего объема сброса сточных вод, в составе которых преобладают органические вещества.

По характеру загрязненности сточные воды, как правило, разделяют на щелокосодержащие, волокно-каолинсодержащие, кислые, шламосодержащие, от охлаждения оборудования, дренажно-дождевые, бытовые. Органические загрязнения обусловлены поступлением в сточные воды в основном разбавленных щелоков, а также продуктов деструкции целлюлозы при ее отбелке и облагораживании.

Отраслевой справочник НДТ — ИТС 1-2015 Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона (далее — ИТС 1-2015) — содержит рамочные положения относительно управления экологическими аспектами упаривания щелоков, без оценки эффективности предлагаемых НДТ для данного процесса.

По нашему мнению, ценность ИТС 1-2015 заключается в созданной им концепции первичного перехода ЦБП на НДТ — проектного подхода, направленного на достижение технологических показателей без установленных требований к внутренним переделам взаимоувязанных технологий производства целлюлозно-бумажных полуфабрикатов, очистки сточных вод, производства бумаги и картона. В следующих редакциях справочника можно ожидать нормирования НВОС от отдельных технологических этапов производства.

Современные результаты исследований качества сточных вод и их количества от отдельных этапов производства могут быть полезными для организации производственного экологического контроля и природоохранной деятельности. При этом установление технологических показателей качества сточных вод по внутренним переделам интегрированных целлюлозно-бумажных предприятий представляется нецелесообразным в среднесрочной перспективе, причина тому — индивидуальность предприятий на фоне классических подходов организации производства (невозможно разработать конкретные типовые внутрипроизводственные схемы нормирования).

Пересмотр ИТС 1-2015 намечен на 2022 г.

Новая выпарная станция АЦБК, вид изнутри

Модернизация выпарной станции

Рассмотрим решение экологических задач на примере АО Архангельский ЦБК, где к 2021 г. по результатам модернизации производства введена в эксплуатацию новая выпарная станция с использованием технологии на принципах НДТ.

Упаривание отработанного щелока — сгущение отработанного щелока до определенной концентрации на выпарных установках на этапе приготовления и регенерации варочных растворов. Существующие выпарные станции характеризуются как один из основных источников дурнопахнущих газовых выбросов и источник загрязненных токсичных сточных вод, сбрасываемых в канализацию.

Количество конденсатов выпарки зависит от способа варки и конструктивных особенностей установки для упаривания черного щелока, организации технологического процесса.

Очистка грязных конденсатов проводится в следующих целях:

  • уменьшение потребления на предприятии свежей воды;
  • снижение нагрузки на очистные сооружения по органическим загрязнениям;
  • сокращение выбросов суммарно восстановленной серы в атмосферный воздух.

Наиболее распространенным методом очистки загрязненных конденсатов на современных предприятиях является отгонка конденсатов с использованием стриппинг-колонны. Эффективность удаления большинства соединений при использовании стриппинг-процесса составляет более 90%. После отдувки очищенные конденсаты могут содержать 1,0–1,5 кг ХПК на 1 куб. м конденсата, в то время как их содержание до отдувки составляет 20–30 кг ХПК/т в.с.ц. (воздушно-сухой целлюлозы).

Умеренно грязные конденсаты можно выпаривать на выпарной станции. При этом удаляется более 50% органических соединений, и нагрузка по ХПК может быть снижена на 5 кг/т в.с.ц.

Отдувка сильнозагрязненных конденсатов позволяет снизить количество органических загрязнений, поступающих на станцию очистки сточных вод, на 4–6 кг ХПК/т в.с.ц. Если при этом еще использовать очистку среднезагрязненных конденсатов, то это значение можно снизить до 3–5 кг ХПК/т в.с.ц. Сточные воды, поступающие на внеплощадочные очистные сооружения, становятся более биодеградабельны, т.к. в процессе очистки конденсатов удаляется 97–98% восстановленной серы и до 92% метанола, т.е. токсичность по отношению к микроорганизмам активного ила значительно снижается.

Практика внедрения очистки конденсатов на предприятиях ЦБП показала, что наилучшим способом их повторного использования является применение конденсатов для промывки целлюлозы на последней ступени промывки или для подачи на сгуститель в том случае, если на предприятии существует замкнутая система водоснабжения очистного отдела.

Таким образом, основными природоохранными результатами по очистке конденсатов с подачей конденсата на повторное использование являются:

  • сокращение объема сточных вод, поступающих на внеплощадочные очистные сооружения, на 6–9 куб. м/т в.с.ц.;
  • снижение расходов свежей воды до 4 куб. м/т в.с.ц.;
  • снижение нагрузки на очистные сооружения по ХПК до 3–6 кг ХПК/т в.с.ц.;
  • снижение токсичности сточных вод, поступающих на очистные сооружения, за счет удаления из конденсатов 97–98% суммарно восстановленной серы, а также на 92% труднобиодеградабельных загрязнений; устраняется возможность нарушения процесса биологической очистки сточных вод;
  • снижение эксплуатационных затрат на внеплощадочную очистку сточных вод и расхода энергии на перекачку сточных вод (80 кВт/куб. м сточных вод).
Оборудование выпарной станции АЦБК

Технология производства картона на предприятии ЦБП

Технология производства картона на АО Архангельский ЦБК (рис. 1) предусматривает использование сульфатной целлюлозы и полуцеллюлозы. Технологический процесс представляет собой интеграцию на промышленной площадке процессов приготовления щепы в древесно-подготовительном цехе, варку сульфатной целлюлозы и варку полуцеллюлозы на самостоятельных производственных участках, цикл регенерации химикатов, изготовление картона.

Рис. 1. Схема производства картона

На новой выпарной станции (рис. 2) производится упаривание щелоков на двух линиях выпарных установок: установок упаривания щелоков от процессов варки целлюлозы и полуцеллюлозы.

Производственный участок включает баковое хозяйство, оборудованное системой сбора дурнопахнущих газов, направляемых в котельную для сжигания.

Рис. 2. Схема выпарной станции производства картона

Новая выпарная станция эксплуатируется с использованием НДТ в части сбора и сжигания газов с последующей очисткой выбросов от диоксида серы. В котельную (рис. 3) направляются собранные низко- и высококонцентрированные газы.

Прежняя выпарная станция, выведенная из эксплуатации, не предусматривала технических решений по сбору и очистке выбросов. Нормативы допустимых выбросов, лимиты для данной станции приведены в табл. 1.

Таблица 1. Нормативы допустимых выбросов, лимиты, т/год

Рис. 3. Схема котельной для сжигания газов

В настоящее время АО Архангельский ЦБК является одним из передовых и успешных целлюлозно-бумажных предприятий России, осуществляющих комплексную экологическую программу по совершенствованию технологических процессов и охране окружающей среды.

В целях предварительной оценки экологической эффективности внедрения НДТ в части сбора и очистки грязных конденсатов при упаривании щелоков разработана программа отбора проб сточных вод, критерии оценки эффективности реализуемых технологий.

В таблицах 2–4 приведены количественные характеристики выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по результатам производственного экологического контроля и эффективность реализованных решений.

Таблица 2. Результаты производственного экологического контроля за выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух, т/год

Таблица 3. Результаты контроля выбросов котельной для сжигания дурнопахнущих газов

Таблица 4. Сумма выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, т/год

Схема водоотведения предприятия до реконструкции, с учетом структуры производства, предусматривает сбор и направление на производственные сооружения очистки сточных вод пяти потоков:

  • производственные сточные воды производства беленой сульфатной целлюлозы;
  • условно чистые сточные воды древесно-подготовительного производства и сооружений водоподготовки;
  • кислый поток производства бумаги и производства картона (картонной фабрики и производства полуцеллюлозы);
  • производственные сточные воды производства картона (блок цехов варки и промывки сульфатной целлюлозы, участок регенерации химикатов) (рис. 4а);
  • хозбытовые стоки.

Потоки усредняются в усреднителе, проходят совместную очистку на сооружениях и после очистки сбрасываются в водоем.

После реконструкции (рис. 4б) потоки поступают на очистку также пятью потоками. При этом произошло перераспределение объемов сточных вод по потокам производства картона: сточные воды новой выпарной станции поступают на очистку по кислому потоку. Сброс сточных вод по потоку производственных сточных вод производства картона прекращен.

Рис. 4. Схема водоотведения, точки отбора проб (а — до строительства, б — после строительства новой выпарки)

Учитывая изложенное, эффективность внедрения НДТ достигнута путем изменения качественных и количественных параметров сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки (табл. 5).

Таблица 5. Параметры качества воды (среднегодовые)

ВЫВОД

В рамках внедрения НДТ на АО Архангельский ЦБК построена новая выпарная станция для процесса производства картона, что дало хорошие фактические результаты. Данный опыт может быть использован при разработке экологических стратегий развития целлюлозно-бумажных производств, организации их природоохранной деятельности. Приведенный пример также целесообразно учесть при разработке информационно-технических справочников по НДТ.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Приглашаем Вас подписаться на наши страницы в социальных сетях:



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: