СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Основная особенность и сложность водоснабжения предприятий картонно-бумажного производства заключается в большом количестве используемой воды, большом количестве технологических процессов, а также различных требований к качеству воды, используемой в данных процессах. В связи с отмеченными особенностями на данном производстве используется система оборотного водоснабжения, призванная уменьшить количество требуемой свежей воды. Необходимое качество воды достигается путем ее очистки и обработки на станции водоподготовки. Процесс предварительного обеззараживания, осветления и умягчения вода проходит как с помощью современных систем водоподготовки, так и благодаря использованию классических схем, что позволяет добиться требуемого качества воды. Так как после станции водоподготовки часть воды направляется на производства пара и подогрев до технологически требуемой температуры, то вода нуждается в обессоливании и умягчении. Для этого существует ряд методов и технологий очистки, различающихся эффективностью, и стоимостью. Стоит выделить два способа умягчения воды: реагентный и безреагентный. Первый из них, хотя и считается более эффективным (универсальным), так как воздействует на все виды жесткости, является весьма дорогостоящим по сравнению с безреагентым. К числу безреагентых относятся следующие методы умягчения: 1) метод ионного обмена (катионирование); 2) электромагнитный метод; 3) метод обратного осмоса (ультрофильтрация). Метод ионного обмена, получивший широкое распространения, в большинстве своем представлен катионитовыми фильтрами различных типов и модификаций, и имеет много преимуществ: глубокая деминерализация, высокая скорость умягчения, возможность удаления тяжелых металлов. К минусам такого метода можно отнести необходимость регенерации катионита, а также образование побочных веществ, например, растворенный O₂ после процесса H-Na-катионирования, вследствие чего следует предусматривать деаэрирование путем установки дегазатора. Электромагнитный метод, несмотря на свою компактность и удобность в использовании, не получил широкого распространения ввиду своей дороговизны. Метод обратного осмоса имеет очень высокую степень очистки, возможность регулирования качества воды, а также устраняет органически и неорганические микродисперсные примеси вплоть до бактерий. Данный метод является очень перспективным, но несмотря на все плюсы имеет значительные недостатки, к которым относится высокая стоимость по сравнению с классическим ионно-обменным методом, большой объем установки, низкая скорость умягчения, потеря большого количества воды при умягчении. Классическая схема с применением метода ионно-обменного метода приведена на Рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема станции водоподготовки

Оборотное водоснабжение картонно-бумажного комбината состоит из трех циклов. Первый цикл представляет собой не очищаемую воду, подаваемую после сетки (сеточных цилиндров) из бумагодельной (картонодельной) машины на цех массоподготовки, являющийся первичным в технологической схеме производства бумаги и картона. Вода первого цикла также подается на напорные ящики картонодельной и бумагодельной машины (БДМ/КДМ).

Второй цикл представляет собой воду, подаваемую из БДМ/КДМ на локальные очистные сооружения для процесса очистки. Далее очищенная вода направляется на цех массоподготовки. В качестве локальных очистных сооружений, применяющихся для удаления из воды взвешенных веществ, используются: 1) конический отстойник вертикального типа; 2) флотационные ловушки; 3) двузонные дисковые фильтры. Все вышеперечисленные сооружения имеют свои технические и конструктивные характеристики, особенности, преимущества и недостатки. Но независимо от различий все они выполняют функцию очистки воды от взвешенных веществ, представляющих собой целлюлозные волокна. Впоследствии уловленные локальными очистными сооружениями целлюлозные волокна используются для производства бумаги, пройдя процесс переработки брака.

Третий цикл представляет собой сточную воду предприятия, прошедшую очистку на основных очистных сооружения и используемую на процессе массоподготовки. Основные очистные сооружения предприятия представляют собой станцию очистки производственных сточных вод, включающую в себя: 1) сооружения механической (первичной) очистки производственных сточных вод; 2) узлы корректировки и биогенной подпитки; 3) сооружение биологической (вторичной) очистки производственных сточных вод; 4) сооружения доочистки производственных сточных вод; 5) сооружения обработки осадка; 6) сооружения обеззараживания очищенной воды.

Также следует упомянуть тот факт, что производственные сточные воды имеют повышенную температуру, вследствие чего их следует охладить для нормализации работы сооружений биологической очистки.

Принципиальная схема оборотного водоснабжения картонно-бумажного комбината приведена на Рисунке 2.

Рисунок 2. Схема оборотного водоснабжения картонно-бумажного комбината

Выводы

Системы оборотного водоснабжения позволяют увеличить эффективность водопотребления предприятий, а также значительно снизить расход свежей воды, тем самым уменьшив экономические затраты. Также, исходя из технологической схемы производства, представляется возможным «зациклить» некоторые производственные процессы. Так как технологические процессы требуют различного качества воды, представляется возможным подавать свежую воду на определенные процессы непосредственно из водоисточника, подвергая ее не глубокой очистке, а лишь осветлению на водозаборных сооружениях, что позволит снизить расход очищаемой и обрабатываемой воды. Полностью оборотная система водоснабжения (замкнутая) не применима, так как на определенных процессах производства, например, таких как «производство пара», «сушка» и «прессование», возможны серьезные безвозвратные потери. Кроме того, полная очистка всех производственных сточных вод до требуемого качества является нецелесообразной и малодостижимой, поэтому часть производственных сточных вод, пройдя процесс очистки на основных очистных сооружениях, направляется на сброс, а другая часть отправляется на третий цикл оборотного водоснабжения.

Список литературы:

1. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям, Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона. – Бюро НДТ, 2015.
2. Черная Н. В. Технология производства бумаги и картона (Учебное пособие) / Н. В. Черная, В. Л. Колесников, Н. В. Жолнерович. – Минск: БГТУ, 2013.
3. Жуков А. И. Методы очистки производственных сточных вод: Справ. Пособие / А. И. Жуков, И. Л. Монгайт, И. Д. Родзиллер. – М.: Стройиздат, 1987.
4. Аксенов В. И. Промышленное водоснабжение (Учебное пособие). – Екатеринбург, 2010.
5. Алферова Л. А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов / Л.А. Алферова, А.П. Нечаев. – М.: Стройиздат, 1984.
6. Яковлев С.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. – М.: Стройиздат, 1990.