Переработка отходов производства и потребления

На процесс диспергирования и получения качественной целлю­ лозно-бумажной массы при термомеханической обработке влияют: температура, давление, состав макулатуры, концентрация массы, содержание добавок и другие факторы.

Термомеханическая обработка макулатурной массы проводится при режимах, указанных в табл. 14.5.

Как видно из данных табл. 14.5, потребляемая мощность и рас­ ход пара зависят от состава макулатуры и назначения вторичных волокон, т. е. от требований к очищенной волокнистой массе.

14.6. Облагораживание целлюлозной массы

При переработке газетной, книжной, журнальной и другой ти­ пографской макулатуры с целью удаления из нее печатных красок и повышения белизны массу после диспергирования облагораживают.

Содержание краски в макулатуре составляет в различных ее видах от 0,5 до 7%. Краска содержит 15 -3 0 % сажи (углерода) и 70 - 85% масел и смол.

Облагораживание является важнейшей стадией переработки макулатуры, от которой зависит качество целлюлозно-бумажных волокон и возможность их использования в составе высококачест­ венной бумажной продукции. В настоящее время в России облаго­ раживанию подвергаются до 65% используемой газетно-журналь­ ной макулатуры (в мировой практике объем облагороженной маку­ латуры достигает 70%).

Существуют два способа проведения этой операции: промывка и флотация. Наибольшее распространение имеет последний с ис­ пользованием поверхностно-активных веществ, что объясняется меньшими затратами на его проведение.

Затраты при различных способах облагораживания макулатур­ ной массы приведены ниже:

Процесс облагораживания состоит из следующих фаз: подготов­ ки волокнистой суспензии с отделением частиц краски от волокна и получения чистого волокна путем удаления частиц краски из суспензии.

Отделение краски происходит в результате дезагрегирования и диспергирования массы и воздействия на нее химических веществ. Под влиянием щелочных химикатов, тепла и механического воз­ действия связующие вещества, содержащиеся в краске, омыляются, и создаются предпосылки ее отделения от волокон. Для этого применяют соду и пероксиды натрия или водорода. В качестве от­ беливающих химикатов применяют гипохлорит натрия NaCIO и гидросульфит натрия ЫаНБОз. Разрушение связи между краской и волокном ускоряется при повышении температуры во время роспу­ ска макулатуры в гидроразбивателе.

Удаление отделившейся от волокон краски производится мето­ дом флотации, который основан на увлечении частиц краски пу­ зырьками воздуха вследствие различной смачиваемости частиц краски и волокна. Пузырьки воздуха, поднимаясь, увлекают за со­ бой краску и выносят ее на поверхность суспензии, где она вместе с образующейся пеной перетекает в приемную камеру.

Для более полного отделения краски используют предваритель­ ную выдержку пульпы в башенном коллекторе перед флотацией, что особенно эффективно для отделения трудноудаляемой краски при переработке высокосортной макулатуры.

С целью создания условий для селективной флотации применя­ ют флотоагенты, которые добавляют в суспензию волокна перед флотационной установкой. Роль флотоагентов заключается в улуч­ шении пенообразования при флотации. Для этого применяют неи­ оногенные алкилфенольные поверхностно-активные вещества (ПАВ) в сочетании с жирными кислотами (например, олеиновой). Наиболее целесообразно на стадии предварительного диспергирова­ ния и выдержки в башенном коллекторе использовать ПАВ, а за­ тем во время флотации применять жирные кислоты, имеющие длинную молекулярную цепочку с водовоспринимающим (гидро­ фильным) и водоотталкивающим (гидрофобным) концами.

Гидрофильные группы собирают частицы краски и, поднимаясь вверх с пузырьками воздуха, создают на поверхности суспензии

устойчивую пену, которая удаляется из камеры с помощью специ­ альных приспособлений.

На полноту и скорость удаления частиц краски влияют такие характеристики процесса флотации, как расход воздуха, диаметр пузырьков, скорость их всплытия и т. д. Концентрация волокни­ стой массы во флотаторе не должна превышать 1,2%, так как при более высоком ее значении возрастает вязкость суспензии, что за­ трудняет всплытие пузырьков воздуха с осевшей на них краской.

Обычно устанавливают последовательно две флотационные ус­ тановки. При малом размере помещения установки можно распо­ лагать одну над другой в двух уровнях; их общая высота не превы­ сит 4 м. Далее пена подается в центрифугу, где сгущается до кон­ центрации 3 0 -3 5 % , после чего образовавшийся шлам удаляется в шламосборник, а облагороженная масса также сгущается и посту­ пает в бассейн.

Степень белизны облагороженной массы зависит от качества макулатуры, способа нанесения печати, состава красителей и свя­ зующих и от технологии отделения краски от волокон.

Распущенная, очищенная и отбеленная волокнистая масса яв­ ляется прекрасным сырьем для производства различной бумажной продукции и картона. Ее использование осуществляется по техно­ логии, принятой в целлюлозно-бумажной промышленности наряду с первичным сырьем, полученным из древесины и другого природ­ ного целлюлозного сырья.

В последние годы разработаны новые способы облагораживания макулатуры. Интересен следующий способ удаления клеящих ве­ ществ, которыми пропитаны некоторые виды бумажной продукции. Процесс осуществляется в смесителе, где подогретая дезагрегиро­ ванная макулатурная масса перемешивается с перлитовым песком. При этом песок адсорбируется расплавленным клеем и при после­ дующей флотации вместе с ним удаляется.

Представляет интерес способ обеззараживания макулатурной

производстве бумаги для упаковки пищевых продуктов. Облучение макулатуры производится в кипах при концентрации абсолютно сухого волокна 88%.

целей специальные моющие растворы. Несмотря на это, еще очень часто нефтепродукты используют для очистки загрязненных агре­ гатов транспортных средств и другой техники.

Другим источником нефтесодержащих отходов являются очист­ ные сооружения предприятий. Большинство из них не имеет замк­ нутого цикла и после очистки сбрасывает загрязненную воду в об­ щегородские канализационные системы или прямо в водоемы и ре­ ки. Во многих случаях содержание нефтепродуктов в сточных во­ дах, поступающих в городскую канализацию, достигает 100 мг/л,

аиногда и значительно больше (автотранспортные предприятия).

ВМоскве, где экологический контроль за очистными сооружения­ ми особенно жесткий, сточные воды предприятий, поступающие на станции аэрации, содержат нефтепродуктов от 3 до 13,7 мг/л. На этих станциях в дальнейшем улавливается 80 - 97% нефтепродук­

тов. Однако имеющие место эпизодические залповые выбросы неф­ тепродуктов в сточные воды резко усложняют работу станций аэрации.

Большие количества сточных вод, загрязненных нефтепродук­ тами, поступает в канализационные системы от предприятий неф­ тепродуктообеспечения (нефтебаз, средств доставки нефтепродук­ тов и т. п.). Среди таких сточных вод - отстойные, промывочные, технологические, а также загрязненный нефтепродуктами конден­ сат.

Значительное количество нефтепродуктов поступает в город­ скую канализацию вместе с ливневыми водами, смывающими с по­ крытий дорог, дворов, проездов, территорий заводов нечаянно про­ литые нефтепродукты, умышленно слитое на землю и асфальт масло, конденсат выхлопных газов автотранспорта и другие нефте­ содержащие отходы. Зимой нефтепродукты попадают в канализа­ ционную систему и водоемы вместе со сбрасываемым снегом, кото­ рый содержит их до 0,6 кг/м3.

Еще один источник нефтесодержащих отходов - технологиче­ ская вода после мойки автотранспортных средств. Только на мойку автомобилей расходуется свыше 500 млн. м3 воды, а кроме этого, значительное количество воды расходуется на мойку внутризавод­ ских подъемно-транспортных машин, работающих с использовани­ ем топлива нефтяного происхождения.

Со временем происходит накопление нефтепродуктов в водо­ емах, реках и в почве, поскольку объем попадающих в них отхо­ дов превышает возможности природы к самоочищению от нефтесо­ держащих отходов биохимическими методами.

Нефтесодержащие отходы можно разбить на следующие основ­ ные группы: отходы безреагентной обработки нефтесодержащих сточных вод; отходы, образовавшиеся в результате реагентной об­ работки нефтесодержащих сточных вод; смешанные отходы труд-

2

водительность фильтра достигает 40 кг/ (м • ч), а влажность осадка

составляет 68 - 75%.

Осадки моечной воды при мойке автотранспорта легко разделя­ ются в центробежном поле, для чего используют гидроциклоны, соединенные с бункерами-уплотнителями. В гидроциклоне проис­ ходит сгущение осадка, а в бункере-уплотнителе - дальнейшее его обезвоживание методами уплотнения. Недостатком этого метода является значительный (до 50%) унос мелкодисперсной твердой фазы с водой. Для этих же целей применяются центрифуги непре­ рывного или периодического действия, обладающие высокой,устой­ чивостью к эрозионному износу. Содержание твердой фазы в очи­ щенной воде после центрифуги, как правило, составляет не более 0,001%, а влажность твердого осадка - не более 24%.

Очистка моечной воды автопредприятия может быть организо­ вана по схеме, приведенной на рис. 15.1.

Рис. 15.1. Схема установки для очистки моечной воды автопред­ приятия:

1 - решетка; 2 - гидроциклон; 3 - уплотнительный бункер; 4, 7 - емкости; 5 - насос; 6 - центрифуга

Однако, учитывая огромное количество предприятий, имеющих в своем хозяйстве автотранспорт, рассчитывать сегодня на то, что все они будут иметь очистные сооружения, оснащенные центрифу­ гой, фильтром и другим оборудованием, не приходится. Поэтому более рационально использовать мобильные установки, способные очищать нефтесодержащие моечные воды предприятий по заранее согласованному графику с последующим вывозом твердой фазы и нефтесодержащего шлама на дальнейшую утилизацию.

15.3. Сжигание нефтеотходов

Нефтеотходы, которые нельзя регенерировать, подвергаются сжиганию. При горении таких отходов, содержащих значительное количество воды, происходят сложные химические процессы, свя­ занные с испарением воды и наличием ее паров в зоне пламени. Это повышает скорость горения отходов вследствие увеличения ко­ личества активных центров, каковыми являются положительно и отрицательно заряженные ионы, образующиеся в результате диссо­ циации воды. Появление в зоне пламени обводненного топлива

большого числа активных центров атомарного водорода Н+ и гид­ роксила ОН" во много раз ускоряет реакцию окисления топлива.

Вода не только является инициатором реакции, но и участвует в протекании самих реакций. Это подтверждается изменением ин­ тенсивности свечения пламени, которое наблюдается с увеличени­ ем содержания воды в смеси. При сжигании обводненных топлив уменьшается дымление, которое является следствием дефицита кислорода в зоне протекания реакции.

Процесс сжигания нефтесодержащих отходов может реализовы­ ваться в топках различной конструкции: камерных, циклонных, надслоевых. Особый интерес представляет турбобарботажный спо­ соб горения, который характеризуется следующими основными признаками:

1.Процесс сжигания осуществляется в цилиндрической или уз­ кой кольцевой камере при большой кратности обмена в тонком слое, приводимом во вращательное турбулентное движение. Слой топлива быстро прогревается и частично распыляется на более мелкие, чем при других способах, капли.

2.Процесс ведется при пониженном количестве первичного воздуха и при большой его скорости. Барботажные элементы объе­

динены в коллекторные блоки.

3. Подача вторичного воздуха в камеру сгорания осуществляет­ ся над слоем отходов тангенциально с пересечением ее рабочего сечения. Недоиспарившиеся капли, вынесенные из слоя под дейст­ вием центробежной силы, сепарируются на стенках камеры сгора­ ния, что исключает механическую неполноту сгорания.

4. Процесс сжигания ведется при повышенном значении коэф­

фициента избытка воздуха.

Турбобарботажная установка ’’Вихрь-Г’ с печью производи­ тельностью 200 кг/ч показана на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Передвижная уста­ новка ’’Вихрь-Г*:

1 - регулятор подачи нефтеотходов; 2 - запальный патрубок; 3 - отверстия для подачи ’’вто­ ричного” воздуха; 4 - камера сгорания; 5 - труба; 6 - турбо­ барботажная крестовина; 7 - днище горелки; 8 ~ шибер ”пер­ вичного” воздуха; 9 - шибер "вторичного” воздуха; 10 - энергоблок; 11 - вентилятор;

12 ~ шасси

ского машиностроения, входят камеры сгорания и выброса, нагре­ ватель, емкости с топливом и водой, центробежный и струйный насосы, запорно-регулирующая аппаратура и система управления.

Камера сгорания представляет собой охлаждаемую воздухом циклонную печь, снабженную огнеупорной футеровкой. Пары от­ ходов с помощью воздуха подаются в камеру через четыре танген­ циально установленных сопла, топливо для поддержания горения впрыскивается через центробежные форсунки, моторы установле­ ны радиально в устьях воздушных сопел. Циклонный принцип ор­ ганизации сжигания создает хорошую турбулизацию веществ, по­ даваемых в камеру. Основные характеристики мобильной установ­ ки, смонтированной на базе шасси МАЗ 5224В приведены ниже:

Главным достоинством этой установки является мобильность, что позволяет использовать ее для периодической очистки стоков, содержащих нефтеотходы, накапливающиеся на сравнительно не­ больших предприятиях, в частности, в различных автотранспорт­ ных хозяйствах, пунктах мойки автомобилей, небольших произ­ водственных предприятиях, для которых строительство дорогостоя­ щих очистных сооружений экономически неэффективно.

Отработанные минеральные масла после некоторой переработ­ ки могут быть превращены в полноценное топливо, ничем не усту­ пающее продуктам переработки сырой нефти. С этой целью их подвергают термическому крекингу и дистилляции.

Установки, разработанные для этих процессов, включают реак­ тор, дефлегматор, холодильник, камеру дожигания легколетучих фракций, центрифугу, фильтры. При необходимости производства фракций нефтепродуктов с узким диапазоном температур кипения (например, бензина, дизельного топлива, мазута) установка доу­ комплектовывается дистилляционной колонной.

Некоторые характеристики установок для крекинга отработан­ ных минеральных масел приведены в табл. 15.1.