Целлюлозно-бумажная промышленность

Диоксид хлора стал использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности с середины 1940-х годов. Традиционные биоциды не имеют такой «родословной», как диоксид хлора.  Принимая во внимание этот факт и современные способы получения диоксида хлора путём смешивания в воде двух порошкообразных компонентов или растворения таблеток, специалисты считают его наиболее предпочтительным биоцидом для целлюлозно-бумажной промышленности

DUTRION — ДИОКСИД ХЛОРА, ПОЛУЧАЕМЫЙ ИЗ ПОРОШКОВ И ТАБЛЕТОК

Современные технологии предлагают непрерывные, эффективные и несложные способы производства раствора диоксида хлора, который может быть использован во многих точках на целлюлозно-бумажном предприятии, обеспечивая при этом одновременно наиболее технологическое и экономическое эффективное решение.

Как в любом производстве, ключевым фактором для успешной работы целлюлозно-бумажного предприятия является минимизация стоимости производства без ухудшения качества производимой продукции и без снижения выхода продукции. Рециркуляция (повторное использование) «белой воды» является одним из лучших путей достижения этой цели. Приблизительно 30% объема целлюлозы в конечном счёте попадает в «белую воду». Очистка «белой воды» необходима для ее повторного использования на других участках предприятия.

Современные предприятия целлюлозно-бумажной промышленности могут использовать огромное количество свежей воды для производства одной тонны бумаги.  При этом, крайне необходимо, чтобы предприятия рециркулировали как можно больше «белой воды».  Многие предприятия бумажной промышленности вынуждены искать воду из различных источников – очищенную сточную воду, воду рек, каналов и т.д. Применение этих источников водоснабжения создает большую потребность в их микробиологическом контроле и санитарной обработке.  Диоксид хлора обеспечивает быстрое и эффективное решение вопроса обезвреживания патогенных микрооганизмов.

Внедрение более чистых технологических поцессов и меры по предотвращению загрязнений на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности обеспечивают одновременно экономические преимущества процесса производства продукции и охрану окружающей среды.

Диоксид хлора высокоэффективен и является биоцидом широкого спектра действия. Он уничтожает патогенные организмы за интервалы времени практически измеряющимися от секунд до нескольких минут. Диоксид хлора имеет значительную эффективность по сравнению с традиционными реагентами, в частности с таким как хлор. Диоксид хлора называют «идеальным биоцидом».

ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И УДАЛЯЕМЫЕ ВОДЫ

Наиболее распространенными органическими загрязнениями в выходном потоке являются теряемые целлюлозные волокна, карбогидраты, крахмал и полу-целлюлоза (или органические кислоты, образующиеся как результат их разрушения).

Уровень этих загрязнений измеряется БПК (биологической потребностью в кислороде) или ХПК (химической потребностью в кислороде) сбрасываемых стоков, величина которых варьируется от 25 до 125 кг на тонну пульпы.

Такая высокая потребность в кислороде истощает его наличие для флоры и фауны, вследствие чего наносится ущерб живой природе как в месте сброса стоков, так и ниже по течению водоисточника, куда производится сброс. Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности Северной Америки совместно с поставщиками химических реагентов работали вместе для тщательного изучения существующей практики производства и предотвращения дальнейшего сброса в водоисточники нежелательных субродуктов целлюлозно-бумажного производства, особенно диоксина.

Ключом к успеху стал увеличивающийся уровень применения диоксида хлора.

Применение диоксида хлора для отбеливания целлюлозы и бумаги было настолько успешным, что Агенство по Охране Окружающей Среды США (USEPA) признало применение диоксид хлора «Лучшей существующей технологией».

Более того, согласно USEPA, диоксид хлора может фактически устранить все сбросы диоксина в реки и другие поверхностные водные источники.

На более чем на 90% предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности США диоксин не обнаруживается в сбросах этих предприятий. В дополнение к этому, уровень диоксина в рыбе уменьшается так быстро, что 13 штатов отменили 17 ограничений на сброс от целлюлозно-бумажных предприятий.  USEPA прогнозирует, что остающиеся ограничения будут отменены, когда предприятия завершат переход на применение диоксида хлора.

Современные технологии производства растворов диоксида хлора из сухого вещества стали большим шагом в направлении экологического производства «сверх-чистого» диоксида хлора высокого качества, с улучшенной биоцидной эффективностью, уменьшенным образованием побочных продуктов (хлорита и хлората), улучшением охраны здоровья и безопасности в сочетании с высокой экономической эффективностью применения.

Преимущества использования диоксида хлора в процессах целлюлозно-бумажной промышленности:

• Диоксид хлора не вступает в реакцию с целлюлозой
• Диоксид хлора сохраняет эффективную остаточную концентрацию при эксплуатационных условиях
• Эффективность диоксида хлора не зависит от величины рН среды
• Диоксид хлора эффективен против аэробных и анаэробных остаточных бактерий без потенциала повышения их иммунитета вследствие мутации
• Диоксид хлора дезинфицирует газовые пространства
• Диоксид хлора проникает внутрь слоев слизи и биопленки и уничтожает патогенные микроорганизмы, формирующие эти слои, за счёт устранения доступа к ним источников питания
• Диоксид хлора обеспечивает высокоэффективную обработку сульфит-редуцирующих бактерий (СРБ), включая устранение запаха
• Диоксид хлора не сохраняется после секции сушки бумагоделательных машин, поэтому никакие запахи или привкус не привносятся в конечную бумажную продукцию
• Диоксид хлора не аккумулируется
• Изготовление раствора диоксида хлора из сухого вещества обеспечивает эффективное и безопасное осуществление процесса его применения
• Простота изготовления раствора диоксида хлора из сухого вещества позволяет разместить узлы приготовления и дозирования диоксида хлора на различных участках предприятия целлюлозно-бумажной промышленности для удовлетворения специальных потребностей технологических процессов данного предприятия.

Сульфит-редуцирующие бактерии (СРБ)

• СРБ в процессе производства целлюлозы приводят к увеличению уровня образующегося сероводорода.
• Большинство методов обработки не в состоянии контролировать быстро увеличивающееся содержание СРБ, что приводит к тому, что величина образующегося сероводорода достигает значений более 15 мг/л по сульфиду.
• Такое содержание сероводорода является одновременно токсичными и неприемлемым. Сероводород снижает рН в технологических растворах, что вызывает необходимость корректировки рН.
• Уменьшение величины рН приводит к получению растворов, которые являются агрессивными к металлическим поверхностям и в результате к существенному увеличению коррозионного потенциала системы приготовления растворов и бумагоделательных машин.
• Непрерывное дозирование диоксида хлора обеспечивает существенное снижение уровня сероводорода (<1 мг/л).
• Диоксид хлора имеет очень хорошую реакционную способность со всеми сульфид- содержащими химическими соединениями. При величине рН в интервале от 5 до 9, в среднем 5,2 части (по весу) диоксида хлора будут мгновенно окислять 1 часть (по весу) сероводорода.
• Эффективный контроль уровней СРБ и сероводорода существенно уменьшит риск микробиологически вызываемой коррозии и, тем самым уменьшит стоимость обслуживания бумагоделательных машин и минимизирует потери производства бумажной продукции и время простоя оборудования.
• Применение диоксида хлора обеспечивает эффективный микробиологический контроль пульпы без негативного влияния на качество изготовливаемой продукции и на окружающую среду.

Помимо удаления упомянутых выше СРБ и сероводорода, диоксид хлора эффективно применяется для удаления и других загрязнений производственных сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, в частности:

• Диоксид хлора трансформирует лигнин в щелочерастворимую форму.
• Диоксид хлора эффективно окисляет восстановленные сернистые соединения (ВСС) до сульфат-ионов в широком диапазоне рН (от 2 до 9). ВСС представляют собой широкий класс оксисернистых соединений, такие как сульфит (SO₃⁼) и тиосульфат (S₂O₃⁼), которые имеют потребность в кислороде.  Их высокая потребность в кислороде может вызвать эвтрофикацию (эвтрофикация — обогащение рек, озер и морей биогенами, сопровождающееся повышением продуктивности растительности в водоемах) природных вод и избыточную потребность в хлоре станций очистки хозбытовых сточных вод, при сбросе в них промстоков, содержащих ВСС . Поскольку ВСС обычно присутствуют в сточных водах в виде смесей различной пропорции, то требуемая доза диоксида хлора должна определяться отдельно для каждого типа сточных вод.
• Диоксид хлора применяется для очистки сточных вод, содержащих азотные соединения.
• Обработка воды диоксидом хлора позволяет разрушить фенолы.  При рН ниже 10, требуется 1-1,5 мг диоксида хлора для окисления 1 мн фенола в бензохинон (C₆H₄O₂). При рН более 10, в среднем 3,3 мг диоксида хлора окисляет 1 мг фенола до смесей, понимаемых как низкомолекулярные не ароматические карбоновые кислоты (такие как щавелевая и малеиновой органические кислоты).  Для полного окисления 1 мг фенола до органических кислот при продолжительности контакта 15-20 минут необходимо 5 мг диоксида хлора. При рН 7, реакция с фенолом быстрая и полная; все фенолы разрушаются. Таким образом, при обработке сточных вод, загрязненных фенолами, диоксид хлора может приводить к образованию хиноидных соединений или к разрыву бензольного кольца и образованию органических кислот – конечных продуктов окисления.
• Диоксид хлора окисляет формальдегиды по схеме: формальдегиды превращаются в уксусную кислоту на первом этапе, а затем в углекислый газ на втором этапе.