Методические рекомендации по охране водоемов от загрязнения сточными водами сульфат-целлюлозных предприятий

(утв. Минздравом РСФСР 10.11.1977)

Б. Т. Величковский

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ

Настоящие Методические рекомендации предназначены для практических санитарных врачей.

Введение

Целлюлозно-бумажная промышленность занимает важное место в народном хозяйстве страны. За последние 15 лет построены Братский и Сыктывкарский ЛПК, Котласский и Байкальский ЦБК, Селенгинский и Амурский ЦКК, расширяются и реконструируются Кондопожский, Сегежский, Сясьский, Светогорский, Архангельский, Соломбальский, Соликамский, Краснокамский, Красноярский и др. комбинаты.

Строительство новых и наращивание производственных мощностей на действующих предприятиях предусматривается в основном по наиболее прогрессивному в технико-экономическом отношении сульфатному методу варки. На современных предприятиях осуществлен комплекс технологических и санитарно-технических мероприятий, направленных на снижение потребления свежей воды для производственных целей, максимальное использование воды и системах оборотного водоснабжения, снижение количества сточных вод, сбрасываемых в водоем, и необходимую степень их очистки.

Несмотря на это, ряд комбинатов продолжает оставаться источником загрязнения водоемов. В связи с этим органам государственного санитарного надзора следует усилить предупредительный и текущий санитарный надзор за проектированием, строительством и эксплуатацией предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.

I. Условия формирования сточных вод сульфат-целлюлозного завода

При сульфатном способе производства целлюлозное волокно извлекают из древесины путем варки ее в растворе едкой щелочи и сернистого натрия.

В состав завода обычно входят цехи: распиловочно-окорочный, древесно-подготовительный, варочный, промывной, очистной, отбельный, сушильно-упаковочный, выпарной, содорегенерационный, каустизации щелока и регенерации извести.

Процесс получения целлюлозы, а также бумаги и картона является весьма водоемким.

Количество воды, потребляемой целлюлозно-бумажными предприятиями составляет в среднем 300 — 350 куб. м на тонну продукции, а на отдельные виды продуктов (облагороженную целлюлозу) — от 435 до 600 куб. м. Такое потребление воды на производственные нужды превышает «Технологические и укрупненные нормы водопотребления и водоотведения», установленные Министерством целлюлозно-бумажной промышленности СССР в 1974 г., в частности, для товарной сульфатной небеленой целлюлозы — 121 и для товарной беленой — 187 куб. м воды на тонну готовой продукции. Повышенный расход свежей воды в производстве связан обычно с неудовлетворительной работой промывных установок, а также с недостаточным использованием воды в водообороте, который в настоящее время на целлюлозных предприятиях не превышает 40 — 65 проц.

Образование сточных вод на сульфат-целлюлозных предприятиях происходит в основном при всех технологических операциях:

    а)  Стоки  распиловочно-окорочного цеха. В распиловочно-окорочном цехе,
где  производится  распиловка бревен на чурки и последующая мокрая окорка в
окорочных  барабанах,  образуется  около 10 проц. сточных вод всего завода.
Стоки  имеют  древесно-скипидарный  запах  (содержание скипидара 0,7 мг/л),
относительно  невысокие  показатели перманганатной <*> окисляемости (до 270
мг/л)  и  БПК   (до  90 мг/л), содержат талловое масло в концентрации до 50

         5

мг/л, метилмеркаптан — до 0,6 мг/л, фенолы — до 0,02 мг/л, взвешенные вещества — 160 мг/л.

---

<*> В дальнейшем слово «перманганатная» упоминаться не будет.

После окорки баланс подается в древесно-подготовительный цех, подвергается рубке на рубительных машинах. В этом цехе производственные загрязненные сточные воды не образуются. Получаемая технологическая щепа — основное сырье для варочного цеха.

    б)  Стоки варочного и промывного цехов. В процессе сульфатной варки под
действием  щелочи  и  сернистого  натрия  на  лигнин происходит  отщепление
метоксильных  групп  (CH )  и  образование  неприятно  пахнущих соединений:

                    3

метилмеркаптана  (CH SH),  диметилсульфида  (CH SCH )  и  диметилдисульфида
                    3                          3   3
(CH-S-S-CH ).  Образование  серосодержащих,  неприятно  пахнущих  продуктов

      3

экстракции  древесины, загрязняющих водоемы и атмосферный воздух населенных
мест,  с санитарно-гигиенической точки зрения  является главным недостатком
сульфатного  способа  производства.  Количество  сточных  вод  в этих цехах
невелико  по  объему  -  5 - 7 проц. от всех стоков завода, но они являются
сильно  загрязненными,  так  как  в  процессе  варки  образуются сульфатные
щелока,  состоящие  в  основном  из  растворенных  органических веществ и в
меньшей  степени  -  из  минеральных  соединений.  Из-за  черного  цвета их
называют  "черными  щелоками".  На 1 тонну  сульфатной целлюлозы приходится
около  7  куб.  м  черного  щелока с содержанием 800 - 1250 кг растворенных

органических веществ.

В проектах обычно принимается 92 — 95-процентная регенерация щелоков, фактически на заводах в настоящее время она не превышает 80 — 90 проц., в связи с чем в стояки попадает до 10 — 20 проц. растворенных органических веществ.

Основным поставщиком загрязняющих веществ наряду с остатками черного щелока является подскипидарная вода варочного цеха, в которой может содержаться сероводород 30 — 190 мг/л, диметилсульфид — 230 — 1600 мг/л, метилмеркаптан — 300 — 500 мг/л, диметилдисульфид — 40 — 120 мг/л, а также скипидар и метиловый спирт.

    Общий  сток варочно-промывных цехов характеризуется высокой цветностью,
запахом  сероводорода  и  меркаптана,  отсутствием  прозрачности,  щелочной
реакцией  (рН  -  11,2),  окисляемостью (до 1400 мг/л), БПК  (до 450 мг/л),

                                                       5

значительным  содержанием  метилмеркаптана  (до  35 мг/л), метанола (до 100
мг/л),  таллового масла (до 200 мг/л), скипидара (до 1,6 мг/л), фенолов (до

4 мг/л), взвешенные вещества достигают 270 мг/л.

в) Стоки отбельно-очистного цеха, количество которых составляет 1/3 всех сточных вод завода, содержат в основном взвеси, так как здесь происходит очистка целлюлозной массы от песка, соринок, частиц коры, волоконцев луба, целлюлозной мелочи и т.д. Содержание взвешенных веществ в стоках достигает 450 — 800 мг/л, в связи с чем перед сбросом в канализацию сточные воды проходят локальную очистку. Чаще всего для этой цели применяются фильтры Вако, однако на ряде предприятий они работают без подслоя и не обеспечивают должной очистки от взвешенных веществ; остаточное содержание их составляет 70 — 100 мг/л вместо проектных 30 мг/л. Более совершенным оборудованием для очистки волокносодержащих вод являются дисковые фильтры, которые дают лучшие результаты по улавливанию взвешенных частиц. В настоящее время уже ведется работа по замене фильтров Вако на дисковые.

    г)  Стоки  выпарного  цеха.  Выпарной  цех служит для уплотнения черных
щелоков  перед их регенерацией. Черные щелока промывных цехов перед подачей
в  выпарной цех пропускаются через специальные фильтры улавливания волокна.
Уловленное  волокно возвращается в систему промывки, а щелок идет в сборные
баки.  Собранный  щелок  обладает  специфическим  запахом из-за присутствия

серосодержащих органических веществ. Стоки выпарного цеха делятся на воды с

более  резким запахом - дурнопахнущие (конденсаторы упаренной части черного
щелока)   и  воды  с  менее  резким  запахом  -  стоки  от  барометрических
конденсаторов.  В  относительно  небольшом объеме дурнопахнущих сточных вод
(около  5  куб.  м  на  тонну целлюлозы) содержится значительное количество
трудноокисляемых  сернистых  соединений,  для окисления которых применяются
специальные   окислительные   установки.   Стоки  характеризуются  высокими
показателями  БПК   (800  мг/л)  и  окисляемости  (2200 мг/л), значительным

             5

содержанием  сероводорода  (до  27  мг/л),  метилмеркаптана  (до  70 мг/л),
диметилсульфида  (до  20 мг/л), метанола (до 260 мг/л), таллового масла (до

70 мг/л).

д) Стоки содорегенерационного цеха. Упаренный щелок, выходящий из выпарной станции с концентрацией по сухому веществу около 55 — 57 проц. при температуре 90 — 105 град. С, подается в баки, находящиеся в содорегенерационном цехе. Для сжигания упаренного щелока служат содорегенерационные котлоагрегаты, которые имеют двоякое назначение: обеспечивают регенерацию черного щелока и вырабатывают пар за счет тепла от сжигания органических веществ, содержащихся в черном щелоке. При сгорании черного щелока натрийорганические соединения переходят и основной своей массе в карбонат натрия, а сульфат восстанавливается в сульфид натрия. Затем расплавленная масса растворяется в белом слабом щелоке, образуя зеленый щелок, который подается на каустизацию. Для возмещения потерь химикатов в технологическом процессе, а также в процессе регенерации подается соответствующее количество свежего сульфата натрия.

Стоки содорегенерационного цеха составляют 2 — 3 проц. от общего объема

сточных  вод  и  имеют меркаптановый запах, высокую цветность, окисляемость
(до  2300  мг/л), БПК  (до 350 мг/л), содержат метилмеркаптан (до 85 мг/л),

                 5

сероводород (до 60 мг/л), диметилдисульфид (до 7 мг/л).

е) Стоки цеха каустизации и регенерации извести. Каустизация зеленого щелока заключается в реакции между известью и осветленным зеленым щелоком. При этом образуется гидрат окиси натрия (щелочь) и карбонат кальция (необожженная известь), последний путем обжига вновь восстанавливается в негашеную известь. Зеленый щелок после обработки известью и каустизации поступает в отстойники Дора, где происходит отделение каустизационного шлама и осветление белого щелока. Осветленный белый щелок подается в качестве реагента в варочные цехи.

Сточные воды этого цеха составляют примерно 3 — 5 проц. общего объема стоков завода и характеризуются наличием большого количества минеральных веществ как в виде взвешенных (до 600 мг/л), так и растворимых соединений (4500 мг/л), и обладают меркаптановым запахом. Они содержат щелочи и известковые шламы.

    ж)  Картонная  фабрика  <*>  имеет 2 цеха: размольно-подготовительный и
сушильно-упаковочный.  Избыточные  оборотные воды поступают на фильтры Вако
картонной   фабрики,   после   которых   сбрасываются  в  волокносодержащую
канализацию.  Количество  стоков  составляет  8 - 10 проц. от общего объема
стоков  завода.  Стоки  имеют  низкие  показатели  цветности (до 25 град.),
окисляемости (до 40 мг/л), БПК  (до 20 мг/л), содержания взвешенных веществ

                          5

(до 90 мг/л) и т.д.

---

<*> В общих чертах бумажная фабрика аналогична картонной, поэтому описание ее не дается. Как правило, картонная или бумажная фабрики являются составной частью целлюлозно-бумажного производства.

По характеру загрязнения производственные сточные воды сульфат-целлюлозных предприятий разделяются на следующие потоки, направляемые в раздельные системы канализации:

1. Коро-волокносодержащие — от мокрой окорки древесины варочно-промывного цеха, от барометрических конденсаторов и сальников насосов, проливов выпарных станций, картонной или бумажной фабрики, содорегенерационных котлов, цеха каустизации и регенерации извести.

2. Щелокосодержащие — от отбельного цеха (ступеней щелочения).

3. Дурнопахнущие — от выпарных станций.

4. Осветленные — с кислых ступеней отбелки и сушильно-очистного цеха.

5. Так называемые «условно чистые» — охлаждения аппаратуры и ливневые. На практике, как правило, условно чистые стоки являются загрязненными.

    Перед   сбросом   в   водоем  сточные  воды  подвергаются  очистке   на
внеплощадочных   очистных   сооружениях.   В   ранее  выполненных  проектах
коро-волокносодержащие  стоки  подвергались  только механической очистке, а
щелокосодержащие  и  дурнопахнущие - биологической.  Однако,  как  показала
практика,   такая   раздельная  очистка  стоков  очень  неэффективна,  т.к.
волокнопоток  содержит большое количество органических загрязнений, которые
не  снимаются  механической  очисткой,  в  щелокопоток - взвешенных веществ
(волокна),   препятствующих   эффективной   работе  биологических  очистных
сооружений.  Сточные  воды   при   98  -  99-процентной   степени   очистки
характеризуются следующими  показателями: цветность - до 400 град., запах -
5 баллов исчезает при разведении в 200 раз, взвешенные  вещества  - 20 - 25
мг/л, БПК  - 15 - 20 мг/л, ХПК - 280 - 350 мг/л, фенолы - 0,20 - 0,25 мг/л,

     5

сероводород — 0,25 — 0,3 мг/л, метилмеркаптан — 0,5 — 0,7 мг/л,

II. Влияние сточных вод сульфат-целлюлозного завода на водоем

Со сточными водами предприятий в водоемы могут поступать сульфатные щелока, древесное волокно, отходы древесины, дурнопахнущие вещества и различные реагенты.

В случае нарушения технологии производства и режима работы очистных сооружений, что нередко встречается на практике, сточные воды могут оказывать неблагоприятное влияние на водоем. При этом резко ухудшаются органолептические свойства воды водоема в результате поступления в него трудно окисляемых органических сульфидов, лигнина, таллового масла, вода приобретает неприятный запах, который исчезает лишь при разведении в 2 — 5 раз. Лигнин, содержащийся в сточных водах, увеличивает цветность воды, которая возрастает в 3 — 4 раза по сравнению с природной. Содержание взвешенных веществ в водоеме на расстоянии 20 км ниже спуска сточных вод увеличивается в десятки раз.

III. Предупредительный и текущий санитарный надзор в части охраны водоемов от загрязнения сточными водами ЦБП

Предупредительный санитарный надзор

Предупредительный санитарный надзор осуществляется на 4-х этапах: выбор участка под размещение предприятия, проектирование, строительство и приемка объекта в эксплуатацию.

1. Стадия выбора участка является одной из важнейших во всем предупредительном санитарном надзоре и при правильном подходе к ней позволяет в дальнейшем избежать многих ошибок. При осуществлении контроля на этой стадии надлежит руководствоваться «Положением о Государственном санитарном надзоре в СССР», утвержденным Постановлением Совета Министров СССР № 361 от 31 мая 1973 г., и «Инструкцией по разработке проектов и смет для промышленного строительства» СН 202-76.

Для правильной оценки намечаемого к размещению предприятия необходимо требовать от заказчика или проектной организации в числе других следующие особо важные в гигиеническом отношении материалы:

• мощность намеченного к размещению предприятия и характеристику технологического процесса;
• водопотребление на производственные и хозяйственно-питьевые нужды и возможные источники покрытия;
• намеченную схему очистки сточных вод;
• расчет условий сброса сточных вод в соответствии с требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Обязательность представления указанных материалов регламентируется упомянутой «Инструкцией».

Результаты рассмотрения указанных материалов должны быть оформлены в виде заключения по форме 151-б.

2. Рассмотрение проекта.

Наибольшее внимание при рассмотрении проекта надлежит обращать на следующее:

а) Материальный (технологический) баланс, позволяющий четко определить количество сырья, полупродукта и готовой продукции, поступающих в сточные воды, выбросы в атмосферу и твердые отходы производства.

б) Водохозяйственный баланс с учетом внедрения максимального водооборота и повторного использования воды. Удельное водопотребление. Следует отметить, что фактически в проектах, как и в натуре, не придерживаются установленных Минбумпромом нормативных величин водопотребления и водоотведения, а процент воды в системах оборотного водоснабжения весьма низок и не превышает 20 — 30 проц.

в) Развернутую качественную характеристику всех категорий сточных вод, включая условно чистые и ливневые до очистки, по ее этапам и перед сбросом в водоем.

Как правило, так называемые «условно чистые» и ливневые стоки являются загрязненными и содержат в своем составе те же компоненты, что и «грязные» сточные воды. Поэтому нельзя допускать отсутствия в проекте очистки указанной категории стоков.

г) Характеристику и эффективность работы локальных установок (по улавливанию волокна, окислению и регенерации щелоков, дезодорации, а также скипидаро- и маслоловушек). Внедрение новых методов очистки и обеззараживания сточных вод.

Следует требовать от проектной организации сравнения принимаемой эффективности работы очистных сооружений с достигнутой на практике на новых предприятиях.

д) Обоснование и расчеты к принимаемым проектным решениям по утилизации вредных веществ, содержащихся в сточных водах.

Например, как указывалось выше, в проекты обычно закладывается 95 — 97 проц. регенерации щелоков, фактически на заводах она не превышает 80 — 90 проц.

е) Внеплощадочные очистные сооружения.

На новых предприятиях чаще всего в состав внеплощадочных очистных сооружений входят:

• аварийный накопитель;
• усреднитель;
• преаэраторы;
• аэротенки;
• вторичные отстойники;
• пруды-аэраторы;
• рассеивающий выпуск.

Наличие аварийного накопителя, не являющегося непосредственным элементом очистных сооружений, важно потому, что он позволяет избегать сбросов загрязненных сточных вод в водоем.

В связи с особенностями технологии целлюлозно-бумажного производства состав поступающих на очистку стоков колеблется в течение суток. Поэтому усреднитель является весьма существенной составной частью очистных сооружений.

Включение в состав внеплощадочных сооружений прудов-аэраторов, которые в настоящее время проектируются с поверхностными турбоаэраторами, позволяет не только повысить глубину очистки по органическим и взвешенным веществам, но и снизить количество серосодержащих соединений.

Созданию лучших условий смешения сточных вод с водой водоема способствует устройство рассеивающего выпуска.

В отдельных случаях, когда предъявляются особо высокие требования к водоемам, применяется дополнительно химическая очистка — обработка стоков сернокислым алюминием.

В целом глубина очистки сточных вод должна исходить из условий водопользования населения ниже сброса, возможностей водоема, куда предполагается сбрасывать сточные воды, и основываться на требованиях «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

ж) Расчет условий сброса сточных вод и водоем в соответствии с требованиями упомянутых «Правил».

Следует отметить, что в большинстве случаев в проектах отсутствуют показатели намечаемых к сбросу сточных вод и не дается расчетная характеристика водоема у первого пункта водопользования по таким специфическим ингредиентам, как: метилмеркаптану, сероводороду, диметилдисульфиду, метиловому спирту, скипидару, фенолам, талловому маслу, лигнину. Вместе с тем наличие этих веществ резко ухудшает органолептические свойства воды, затрудняя условия водопользования населения.

з) В проекте должна быть предусмотрена организация санитарно-гигиенической лаборатории в соответствии с п. 32 Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 5 июля 1968 г. № 517.

и) Неотъемлемой частью проекта должен быть раздел «Охрана природы», разрабатываемый согласно Постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 г. № 898.

Текущий санитарный надзор

Основное внимание должно быть уделено соответствию показателей работы предприятия и всех очистных сооружений проектным параметрам.

Обследование предприятия необходимо начинать со знакомства с технологическими регламентами его работы и работы очистных сооружений.

Следует обращать внимание на:

• соответствие фактических водопотребления и водоотведения проектным.

До настоящего времени на большинстве предприятий не ведется строгий учет водопотребления и водоотведения, и объем потребляемой воды и сбрасываемых стоков намного превышает проектные показатели. Медленно внедряется контрольно-измерительная аппаратура;

• внедрение систем оборотного водоснабжения и повторного использования воды;
• режим работы промывных установок и выпарных станций, т.к. его нарушение ведет к организованному сбросу непосредственно в канализацию рабочих растворов, полуфабрикатов и щелоков;
• эффективность работы окислительных и дезодорационных установок по сравнению с проектными показателями;
• работу фильтров Вако с волокнистым подслоем, поскольку в противном случае уменьшается эффект очистки и увеличивается сброс волокна в промканализацию;
• соответствие работы внеплощадочных очистных сооружений их регламенту по всем позициям (качественной характеристике сточных вод, поступающих на очистку и сбрасываемых в водоем); времени пребывания стоков в отстойниках, аэротенках и других сооружениях; соблюдение подачи требуемых концентраций активного ила и биогенных добавок и объемов воздуха; мероприятиям, предотвращающим вынос активного ила из вторичных отстойников;
• наличие сооружений по механическому обезвреживанию и термической сушке избыточного активного ила и осадков и эффективность их работы.

    При   проверке  работы  промышленно-санитарных  лабораторий  необходимо
требовать   проведения   систематического   контроля  за  работой  очистных
сооружений,  качеством  сбрасываемых  сточных вод и водой водоема у первого
пункта  водопользования  по полному перечню ингредиентов (запах, цветность,
рН,  сухой  остаток,  взвешенные  вещества,  БПК , БПК  , ХПК, растворенный
                                                5     20
кислород,  фенолы,  метилмеркаптан, сероводород, диметилдисульфид, метанол,

скипидар, талловое масло и лигнин).

Методики определения указанных веществ должны быть согласованы санэпидслужбой.

Санэпидстанции проводят выборочный лабораторный контроль воды водоемов по выше перечисленным ингредиентам у первого пункта водопользования не реже 1 раза в квартал.

Литература

1. Алферова Л.А, Титова Г.А., Волкова Т.И. Дезодорация сточных вод непрерывной варки сульфатной целлюлозы Котласского комбината. Ж. Бум. пром., 1966, 8.

2. Гусев А.Г. Влияние загрязнений на рыбные запасы Ладожского озера. Материалы заседания гигиенического общества. Л., 1969.

3. Евилевич М.А. Основные источники загрязнения сточных вод целлюлозного производства. Ж. Бум. пром., 1971, 1.

4. Евилевич М.А. Очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности. М., 1970.

---