Главная / Рефераты / Рефераты по экологии
Реферат: Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Природосберегающие технологии
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
Воздействие целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду.
Целлюлозно-бумажная промышленность относится к ведущим отраслям народного хозяйства, так как Россия располагает огромными лесосырьевыми ресурсами. Кроме того велика потребность в продукции этой отрасли, как в
России, так и за рубежом, и это определяет большой объём выпускаемой продукции. Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов (в т.ч. сульфитная и сульфатная целлюлоза), бумага , картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др.
С другой стороны, чем больше отрасль, тем сильнее её воздействие на окружающую среду. И действительно, по воздействию на окружающую среду эта отрасль остаётся одной из проблемных по величине токсичных выбросов в атмосферу и сбросов в воду (таблицы 1 и 2), и экологической опасности для природной среды (таблица 3).
Группировка отраслей промышленности по коэффициенту токсичности выбросов в атмосферу.
Таблица 1.
Отрасли промышленности. Коэффициент Оценка токсичности
токсичности выбросов.
выбросов в
атмосферу.
Цветная металлургия; КТ1 › 10.1 Особенно токсичные
Химическая. выбросы
Нефтехимическая; КТ1 =5.1 – Очень токсичные выбросы
Микробиологическая. 10.0
Чёрная металлургия; КТ1 =1.6 – 5.0Токсичные выбросы
Лесная,
деревообрабатывающая и
целлюлозно-бумажная.
Теплоэнергетическая; КТ1 =1.0 – 1.5Менее токсичные выбросы
Топливная;
Машиностроение и
металлообработка;
Лёгкая промышленность;
Пищевая промышленность.
Группировка отраслей промышленности по коэффициенту токсичности сбросов в воду.
Таблица 2.
Отрасли промышленности. Коэффициент Оценка токсичности
токсичности выбросов.
выбросов в
атмосферу.
Микробиологическая; КТ2 › 5.1 Особенно токсичные
Химическая; выбросы
Нефтехимическая;
Целлюлозно-бумажная.
Цветная металлургия; КТ2 =2.1 – 5.0Очень токсичные выбросы
Чёрная металлургия.
Пищевая; КТ2 =1.1 – 2.0Токсичные выбросы
Топливная;
Теплоэнергетическая.
Машиностроение и КТ2 =0.5 – 1.0Менее токсичные выбросы
металлообработка;
Лёгкая;
Стройматериалов.
Классификация отраслей промышленности по экологической опасности для природной среды.
Таблица 3.
Отрасли промышленности Индекс экологической Оценка опасности
опасности, отрасли
рассчитанный по
отношению к валовой
продукции
Цветная металлургия; ИЭ › 10.1 Особенно опасные
Микробиологическая.
Химическая; ИЭ =5.1 – 10.0 Очень опасные
Нефтехимическая;
Чёрная металлургия;
Теплоэнергетика
Лесная, ИЭ =1.1 – 5.0 Опасные
деревообрабатывающая,
целлюлозно-бумажная;
Топливная.
Промышленность ИЭ =0.05 – 1.0 Менее опасные
стройматериалов;
Пищевая промышленность;
Машиностроение и
металлообработка;
Лёгкая промышленность.
Кроме того отличительной особенностью Российских промышленных предприятий являются устаревшие оборудование и технологический процесс. В связи с этим отрасль отличается большой отходностью, скудностью средств очистки и нейтрализации токсичных выбросов и сбросов, применением на производстве опасных химических веществ, наличием цехов, оказывающих вредное воздействие как на персонал, так и на окружающую среду. Кроме того, опасность представляют комплексные воздействия нескольких предприятий, размещенных на одной территории. Так крупные целлюлозно-бумажные комбинаты
(ЦБК) размещены недалеко от лесоразработок и деревообрабатывающих предприятий. Но если это можно объяснить удобством и последовательностью операций по переработке ценного сырья – леса и схожими загрязнителями среды то, как объяснить соседство ЦБК с крупными предприятиями цветной и чёрной металлургии, опасность смешивания отходов которых с отходами ЦБК окажет ещё более губительное воздействие на экологию региона, где они размещены.
Также негативную роль играет тот факт, что многие предприятия отрасли являются предприятиями-гигантами. Это означает большие объёмы выбросов и сбросов, а также огромные концентрации токсичных веществ в атмосфере и речных системах в районе работы предприятия. А крупные предприятия, обычно имеют в своей инфраструктуре, находящиеся в непосредственной близости, жилые поселения, где живёт многочисленный персонал предприятия.
Рассмотрим, какие токсичные вещества присутствуют в процессе производства продукции целлюлозно-бумажной отрасли.
Все токсичные вещества отрасли можно разделить на вещества загрязняющие атмосферу и вещества загрязняющие гидросферу и педосферу.
Кроме того, токсичные вещества подразделяются на вещества используемые при производстве и вещества возникающие в процессе производства.
То, какие вещества будут использоваться, либо появятся в процессе производства, зависит от технологического процесса и получаемого конечного продукта. Поэтому подробно остановимся на сульфат-целлюлозном производстве, как наиболее опасного с точки зрения экологии.
Выбросы в атмосферу в сульфат-целлюлозном производстве.
Основными источниками загрязнения атмосферы с сульфат-целлюлозном производстве являются: содорегенерационный, варочно-промывной, известерегенерационный и отбельный цеха, окислительная установка, цех приготовления отбельных растворов.
В зависимости от принятой схемы производства могут возникнуть дополнительные источники загрязнения из отделений цеха переработки побочных продуктов (очистки и дезодорации скипидара, получение одоранта сульфана; ректификации скипидара; разложения сульфатного мыла; ректификации таллового масла и др.).
Варочно-промывной цех. В этом цехе имеется несколько источников выбросов.
При периодическом методе варки с терпентинной сдувкой, вместе с паром удаляются; остаточный воздух из щепы, скипидар, сероводород, метилмеркаптан
(ММ), диметилсульфид (ДМС), диметилдисульфид (ДМДС). Парогазовая смесь терпентинной сдувки, от которой в щёлокоуловителях отделяются захваченные капельки щёлока, конденсируется в теплообменниках. Отсюда непрерывно удаляются несконденсировавшиеся газы, количество и состав которых зависит от вида вырабатываемой целлюлозы и связанного с этим расхода щёлочи на варку, а также от температуры воды, подаваемой на теплообменник.
При непрерывной варке целлюлозы, выдувочные пары направляются в систему пропаривания щепы, откуда избыток паров поступает в холодильник, аналогичный терпентинному конденсатору. Кроме этих источников загрязнения, есть ещё вентиляционные выбросы из-под колпаков вакуум-фильтров, вытяжки из выдувного резервуара (при холодной выдувке), бака слабых щёлоков, бака- пеносборника.
Выпарной цех. Главным источником выбросов в этом цехе является парогазовая смесь, которая удаляется вакуум-насосом из межтрубного пространства корпусов. Основной компонент, загрязняющий воздух, – сероводород. Кроме того, в выбросах содержится также метилмеркаптан и, в незначительных дозах, диметилсульфид, диметилдисульфид и метанол. Появление сероводорода и метилмеркаптана обусловлено изменением pH при упаривании и воздействием температуры и разрежения. Это приводит к разложению сульфида и меркаптида натрия и выделению этих кислых газов в паровое пространство.
Окислительная установка. Общее количество выбрасываемой ею газовоздушной смеси зависит от расхода воздуха на окисление, количества газов, подаваемых на установку, и типа окислительной установки.
Содорегенерационный цех. Дурнопахнущие компоненты в дымовых газах появляются в тех местах, где чёрный щёлок соприкасается с газами: в топке и в газоконтактном испарителе. Перегрузки содорегенерационных котлоагрегатов
(СРК), также способствую повышению количества выбросов дурнопахнущих компонентов с дымовыми газами. В дымовых газах СРК содержатся не только газообразные соединения, но и твёрдые частицы, составляющие пылевой унос.
Содержание пылевого уноса в дымовых газах СРК перед газоочистным аппаратом изменяется в зависимости от количества сульфата натрия, добавляемого к щёлоку перед сжиганием, от схемы СРК и аэродинамического режима его работы, а также от соотношения органической и минеральной частей сухого вещества чёрного щёлока и выхода целлюлозы из древесины.
Газоконтактный испаритель. Он предназначен для уплотнения чёрного щёлока 50
– 65 % сухих веществ. Щёлок, находясь в газоконтактном испарителе, поглощает из дымовых газов углекислый газ, сернистый и серный ангидриды, обуславливающие выделение сероводорода и метилмеркаптана вследствие понижения pH; выделению сероводорода при газоконтактной выпарке способствует также повышение концентрации остаточного сульфида натрия в чёрном щёлоке. Чем выше сульфидность белого щёлока, тем большее количество остаточного сульфида натрия и сероорганических соединений оказывается в чёрном щёлоке и тем загрязнённее дымовые газы.
Растворитель плава (РП). Плав, образующийся при сжигании чёрных щёлоков в
СРК и состоящий из карбоната и сульфида натрия с небольшой примесью невосстановленного сульфата натрия, поступает в растворитель. Здесь плав растворяется в щёлоке. При контакте щёлока с плавом выделяется значительное количество парогазовой смеси, которая удаляется из растворителя плава через вытяжные трубы и выбрасывается в атмосферу. Пылевой унос из растворителя плава на 90 % состоит из соды. В зелёном щёлоке содержится значительное количество сульфида и меркаптида натрия, что предопределяет содержание сероводорода в газовой фазе.
Известерегенерационные печи (ИРП). В печах при обжиге каустизационного шлама и природного известняка образуются дымовые газы. Основными компонентами дымовых газов являются пыль кальциевых солей (12 г/нм3), образующаяся в результате механического уноса газовым потоком, и сернистый ангидрид (0.86 г/нм3 сухого газа), образующегося при сжигании высокосернистого мазута, а также сероводород и другие серосодержащие газы.
Отбельный цех. В процессе отбеливания целлюлозы традиционно используют либо сам хлор, либо его производные (оксид хлора, хлораты и гипохлориты).
Одним из наиболее опасных с точки зрения охраны окружающей среды объектов сульфат-целлюлозного производства является содорегенерационный котлоагрегат и его технологический узел – бак-растворитель плава (РП СРК).
Из результатов обследования количества и состава парогазовых выбросов РП
СРК ведущих предприятий сульфат-целлюлозного производства следует, что расходы выбросов зависят от мощности котлоагрегата, высоты и диаметра вытяжной трубы, по которой они выводятся из бака растворителя в атмосферу, угла раскрытия шиберных устройств на этих трубах, состава слабого белого щёлока и уровня его в баке-растворителе, времени года и региона расположения производства.
Вредные вещества, попадающие в атмосферу на сульфат-целлюлозном производстве.
Таблица 4.
Ингредиент Источник выбросов ПДК, мг/м3
Пыль нетоксичная Зола (сульфат и 0.5
карбонат натрия) СРК,
соли натрия из РП, пыль
(соли кальция) ИРП.
Диоксид серы СРК, ИРП 0.5
Сероводород Дымовые газы СРК, ИРП, 0.008
парогазы РП.
Метилмеркаптан Сульфат-целлюлозное 0.9*10-9
производство.
Диметилсульфид 0.08
Диметилдисульфид 0.7
Метанол 1.0
Скипидар Сульфат-целлюлозное 2.0
производство,
производство побочных
продуктов.
Оксид углерода Утилизационные котлы, 5.0
СРК, ИРП.
Хлор Цех отбелки 0.1
сульфат-целлюлозного
производства.
Диоксид хлора
Кроме того, режим работы, состав и количество выбросов из РП СРК зависят от:
- мгновенного выделения значительного количества парогазовой смеси, особенно при больших стоках плава;
- непрерывности и неравномерности подачи плава и белого щёлока в РП и отведения зелёного щёлока, что приводит к изменению свободного объёма над растворяющей жидкостью и влияет на количество подсосов воздуха.
Парогазовые выбросы из РП СРК согласно удельным отраслевым нормам состоят из:
- водяных паров 70…90 % (1.87 кг/нм3 сухого газа (с.г.));
- подсосов воздуха 5…25 %;
- пылевых частиц плава – до 1.9 % (19 г/нм3 с.г., 4500 г/т целлюлозы);
- сероводорода – 0.006 % (0.25 г/нм3 с.г., 56.5 г/т целлюлозы);
- сернистого ангидрида – 0.005 % (0.18 г/нм3 с.г., 40.3 г/т целлюлозы;
Пылевые частицы состоят в объёмных процентах из:
- карбоната натрия – 70 %;
- сульфида натрия – 23 %;
- сульфата натрия – 5 %;
- нерастворимых частиц (огарка) – 2 %.
Температура парогазовых выбросов может меняться от 85 до 125 0С. В среднем, количество парогазовых выбросов из РП на 1т вырабатываемой целлюлозы составляет 226 нм3 с.г.
Сбросы в гидросферу и педосферу в сульфат-целлюлозном производстве.
Основными источниками загрязнения гидросферы и педосферы в сульфат- целлюлозном производстве являются отбельный, варочный и кислотный цеха.
Варочный и кислотный цеха. В сток попадают органические соединения, образующиеся при варке, и остаточные химикаты. Так при выпуске 3 млн. т. в год целлюлозы образуется 3.5 млн. т. в год отработанных щёлоков в пересчёте на сухое вещество или около 7 млн. т. в год в пересчёте на 50 % концентрат.
Из них около 2 млн. т. в год можно утилизировать в виде спирта, кормовых дрожжей и технических лигносульфонатов. Остальные 70 – 75 % сухих веществ отработанных щёлоков сбрасывается в очистные сооружения или непосредственно в водоёмы.
Отбельный цех. В процессе отбеливания целлюлозы традиционно используют либо сам хлор, либо его производные (оксид хлора, хлораты и гипохлориты), а при делигнификации древесины содержащей фенольные фрагменты лигнин (содержание которого в древесине лиственных пород 20 – 30 %, в хвойных породах – до 50
%) взаимодействует с хлорными реагентами, образуя диоксины и фураны (или их предшественников), которые являются высокотоксичными экотоксикантами.
Сбросы в реки и почву с ЦБК увеличивают содержание взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, органических соединений, ряда металлов, веществ метоксильных, карбоксильных и фенольных групп. По этим параметрам ПДК превышены в несколько раз.
Самыми опасными и заслуживающими дальнейшего рассмотрения токсинами, безусловно, являются диоксины и фураны.
Диоксины – группа высокотоксичных экотоксикантов – полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД, I) и дибензофуранов (ПХДФ, II).
O
Cln
Cln
O
ПХДД (I)
Cln Cln
O
ПХДФ (II)
Здесь n = 2…4. Причём фуранами мы называем дибензофураны, хотя это не совсем корректно. Диоксины и фураны могут иметь в своём составе чётное
(обычно 4, 6 и 8) или нечётное (как правило, 5 или 7) число атомов хлора.
Для обозначения положения атомов хлора в бензольных кольцах диоксинов и фуранов используют цифры в соответствии с правилами «Женевской номенклатуры органических соединений». Нас интересуют следующие изомеры хлорзамещённых соединений:
ТХДД (III) – тетрахлор дибензодиоксин, ПХДФ (IV) – пентахлор дибензофуран,
ГкХДД (V) – гексахлор дибензодиоксин, ГпХДФ (VI) – гептахлор дибензофуран и
ОХДФ (VII) – октахлор дибензофуран.
Необходимо заметить, что предельно допустимая концентрация (ПДК) диоксинов и фуранов для взрослого человека составляет 320 триллионных частей грамма в день и что такая ежедневная доза приводит к риску возникновения рака и других онкологических заболеваний. Если сопоставить два вида смертельных доз диоксинов и фуранов: минимальную летальную дозу MLD (характеризующую общую токсичность) и половину полной летальной дозы LD50 (при которой погибнет 50 % исследуемых живых организмов). Оказалось, что по общей токсичности (MLD, моль/кг) диоксины и фураны (3.1*10-9) превосходят самые сильные химические яды: кураре (7.2*10-7), стрихнин (1.5*10-6), цианистый натрий (3.1*10-4) и боевое отравляющее вещество диизопропилфторфосфат
(1.6*10-5). Что касается значений LD50 (мг/кг), то они для диоксинов и фуранов изменяются следующим образом: 0.5 (куры), 0.3 (собаки), 0.1 (кошки и мыши), 0.05 (крысы) и 0.001 (морские свинки).
Допустимая суточная доза диоксинов и фуранов.
В США эта доза равна 0.006 пкг на килограмм веса человека, тогда как в
России она существенно выше – 10 пкг/кг. Норма загрязнения питьевой воды в нашей стране – 20 пкг/л, а ПДК для атмосферы – 0.5 пкг/м3. Поэтому человек весом в 60 кг при условии, что он потребляет три литра воды в день, может получить с водой лишь 10 % диоксинов и фуранов от суточной нормы. В тоже время расчёты показывают, что при потреблении даже нежирной рыбы (с количеством жира до 5 %), в которой количество диоксинов и фуранов может быть около 50 пкг/г жира, 500 граммов рыбы даст уже 1250 пкг токсикантов, что в 2 раза превышает допустимую суточную дозу, а если речь идёт о рыбе с количеством жира 50 %, которая легко биоаккумулирует хлорорганические экотоксиканты, в этом случае имеют место существенно более высокие уровни накопления диоксинов и фуранов, а, следовательно, более серьёзные экотоксилогические эффекты.
Кроме химического загрязнения водоёмов происходит тепловое загрязнение воды. Это происходит вследствие использования больших объёмов воды в течение технологического процесса, а также использования воды в теплообменниках и конденсаторах для охлаждения, после чего нагретая вода попадает со стоком предприятия в гидросферу.
Сбросы в водоёмы и почву в сульфат-целлюлозном производстве.
Таблица 5.
Ингредиент Источник сбросов
Взвешенные вещества. Сульфат-целлюлозное производство
(нерастворимые частицы).
Сульфаты (К2SO4, KHSO4, Сульфат-целлюлозное производство.
диорганилсульфаты и
органилсульфаты).
Хлориды (KCl, NaCl) и хлораты Отбельный цех.
(KClO3, NaClO3).
Нефтепродукты. ИРП (мазут).
Фенолы. Лигнин (Сульфат-целлюлозное
производство).
Органические соединения (жирные Производство побочных продуктов,
кислоты, сульфатное мыло, варочно-промывной цех, РП.
ароматические соединения, клейкие
вещества и др.).
Диоксины и фураны. (фенолы + хлорные реагенты).
Сульфат-целлюлозное производство,
отбельный цех.
Металлы (Mg, Zn). Сульфат-целлюлозное производство.
Тёплая вода. Газоконтактный испаритель,
варочно-промывной цех, выпарной
цех, РП СРК, ИРП.
Природосберегающие технологии.
Мы разобрались с тем, какие вредные и опасные вещества попадают в атмосферу, гидросферу и педосферу в процессе работы целлюлозно-бумажного комбината. Теперь необходимо разобраться, что необходимо сделать, чтобы уменьшить влияние на окружающую среду вредного производства. Для этого существуют два пути. Первый – совершенствование очистительных установок по очистке выбросов и сбросов от токсикантов. Второй – совершенствование технологического процесса производства, разработка экологически чистых методов производства, методов по уменьшению отходности предприятия и безопасных промышленных установок.
Кроме этого, необходимо затронуть вопросы переработки макулатуры, отходов бумажных фабрик (их уменьшения и переработки) и деревообрабатывающих предприятий, а также токсичности выпускаемой продукции.
Очистка выбросов в атмосферу на ЦБК.
Очистка газов от паров летучих органических соединений (ЛОС).
Общая методология.
Адсорбционные методы: это, прежде всего классические рекуперационные методы очистки, основанные на улавливании паров ЛОС активным углем, с последующей десорбцией уловленных веществ водяным паром при повышенных температурах
(105 – 120 0С). После совместной конденсации паров воды и десорбированных
ЛОС, полученный конденсат органических соединений отделяют в сепараторе от водной фазы. Если десорбируемые органические соединения растворимы в ...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
|
Добавлено: 2011.05.06
Просмотров: 1282
|
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная! |
