Токсикологическая характеристика отходов ЦБП ( целлюлозно-бумажного производства)

Введение
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из основных отраслей национальной экономики, поскольку Россия обладает огромными лесными ресурсами. Продукция этой отрасли пользуется большим спросом как в России, так и за рубежом, что определяет большие объемы выпускаемой продукции. Однако с точки зрения воздействия на окружающую среду отрасль остается одной из самых проблемных с точки зрения токсичных выбросов в воздух, сбросов в водоемы и экологической опасности для природной среды. Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из самых водоемких отраслей народного хозяйства Российской Федерации, поэтому предприятие оказывает наибольшее влияние на состояние поверхностных водных объектов. Основная причина, по которой компании этой отрасли оказывают негативное воздействие на окружающую среду, заключается в использовании устаревших технологий и оборудования. Эти факторы определяют значительные объемы загрязняющих веществ, которые поступают от первичного производства на очистные сооружения, а затем в природную среду. Большие объемы сточных вод и высокий уровень загрязнения вынуждают использовать громоздкие очистные сооружения, которые не решают проблему полностью. Очистные сооружения вырабатывают большое количество осадка, большая часть которого попадает в резервуары для хранения, вызывая перегрузку и в конечном итоге оказывая влияние на грунтовые воды.
Цель курсовой работы: дать экотоксикологическую характеристику отходов целлюлозно-бумажного производства.
Задачи работы:
- дать характеристику целлюлозно-бумажной отрасли;
- выявить основные источники и факторы загрязнения;
- проанализировать последствия воздействия источника загрязнения на среду обитания и здоровье человека.

1. Характеристика целлюлозно-бумажной промышленности

1.1 Вклад целлюлозно-бумажной промышленности в общее загрязнение среды обитания

Целлюлозно-бумажная промышленность – сложнейшая отрасль лесного комплекса, охватывающая механическую и химическую переработку древесины. Сюда входит производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них. Эта отрасль имеет следующие характеристики:
- высокая материалоёмкость: для производства 1 тонны целлюлозы в среднем требуется 5-6 куб. древесины;
- высокая водоемкость: на тонну целлюлозы расходуется в среднем 350 куб. воды.
- значительная энергоемкость: на 1 тонну продукции в среднем требуется 2000 кВт/ч.
В результате целлюлозно-бумажные компании концентрируют лесные ресурсы вблизи крупных водных источников. В основном они расположены в европейской части страны (Костенко О.В., 2019).
Производство бумаги исторически зародилось в центральном экономическом районе, вблизи потребителей сырья. Наиболее развитыми направлениями в настоящее время являются:
- северные экономические районы, особенно Республика Карелия, обеспечивающая 20% общероссийского производства, и Республика Коми с долей 12%;
- Уральская экономическая зона, в основном Пермский край, производит 15,1% общероссийского производства.
- Волго-Вятская экономическая зона, в основном Нижегородская область, производит 8,6% всей российской бумаги.
Лесопромышленные комплексы особенно перспективны в районах с богатыми лесными ресурсами, но характеризующихся нехваткой рабочей силы, неразвитостью и суровыми климатическими условиями. Резервы дальнейшего развития лежат в освоении нетронутых лесных массивов и полном использовании лиственных низкосортных хвойных лесов (Сиваков В. П., 2019).
Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов (в том числе сульфитная и сульфатная целлюлоза), бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты промышленности: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др. С другой стороны, чем крупнее отрасль, тем больше ее воздействие на окружающую среду. Фактически, с точки зрения воздействия на окружающую среду эта отрасль остается одной из самых проблемных с точки зрения токсичных выбросов в воздух, сбросов в воду и экологической опасности для природной среды (Ларионова Н. А., 2015).
Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности являются крупным источником загрязнения воздуха. В 2008 году общий объем выбросов в атмосферу предприятий отрасли составил 5,233 млн. тонн вредных веществ, что на 18% меньше, чем в 2007 году, что объясняется неполной загрузкой производственных мощностей (40-50%). Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из самых водоемких отраслей российской экономики, поэтому предприятие оказывает наибольшее влияние на состояние поверхностных вод (Фомичева Е. А., 2023).
Годовое потребление свежей воды этой отраслью составляет около 4,5–4,7% от общего объема водопотребления промышленности России. Степень сокращения потребления пресной воды относительно низкая и составляет 69%, поскольку пресная вода должна использоваться в качестве одного из сырьевых компонентов во многих технологических процессах (Добрынин Д. Е., 2023).
Объем сброса загрязненных сточных вод предприятиями целлюлозно-бумажного комплекса составляет более 20% по сравнению с другими отраслями промышленности Российской Федерации. Для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности вопрос устранения объемов и масштабов загрязнения сточных вод имеет первостепенное значение. Целлюлозно-бумажная промышленность вносит значительный вклад в загрязнение воздуха в России, на ее долю приходится 3% выбросов от всех промышленных стационарных источников в России. Наиболее значимыми твердыми выбросами этой отрасли (1/23 промышленных выбросов) являются оксид ванадия и ртуть (1/33 общих выбросов российской промышленности). На долю целлюлозно-бумажной промышленности приходится около 5% потребляемой промышленностью пресной воды в Российской Федерации и около 6% сбрасываемых в поверхностные водоемы сточных вод. Вклад данной отрасли в сбросы загрязненных сточных вод значителен и оценивается в пятую часть от общего объема сбросов загрязненных сточных вод данной категории по Российской Федерации (Солдатова В. В., 2023).

1.2 Источники и факторы загрязнения целлюлозно-бумажного производства

Основным источником загрязненных сточных вод в целлюлозно-бумажной промышленности является производство целлюлозы по сульфатно-сульфитному способу, предполагающему созревание древесины и отбеливание полуфабрикатов с использованием хлорсодержащих препаратов. Основными причинами загрязнения воздуха при производстве целлюлозы являются: Установки по регенерации соды, варке и мойке, регенерации извести и отбеливанию, окислительные установки, установки по производству отбеливающего раствора (Богданов А. В., 2017).
Дополнительными источниками загрязнения могут быть цеха по переработке химических продуктов (очистка и дезодорация скипидара, удаление запаха сульфата, ректификация скипидара, разложение сернокислого мыла, ректификация таллового масла и т. д.) в зависимости от принятой производственной программы (Батурина М. А., 2021).
Варочно-промывной цех. На этом рабочем месте имеется несколько источников выбросов. При непрерывной варке целлюлозы выдувной пар направляется в систему выпаривания щепы, где избыток пара поступает в охладитель, аналогичный конденсатору скипидара. Помимо этих источников загрязнения, имеются также вентиляционные выбросы из-под колпака вакуумного фильтра, продувочных баков (холодного продува), баков со слабой жидкостью и баков для сбора пены (Чепканич К. В., 2022).
Выпарной цех. Основным источником выбросов данного цеха является парогазовая смесь, которая удаляется из межтрубного пространства корпуса вакуумным насосом.
Окислительная установка. Общее количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из данного цеха, зависит от расхода воздуха на окисление, количества газа, подаваемого в установку, и типа установки для окисления.
Содорегенерационный цех. Неприятно пахнущие компоненты дымовых газов появляются там, где черный щелок контактирует с газами, а именно в печи и газоконтактном испарителе. Перегрузка содорегенерационного котла (СРК) также способствует увеличению выбросов пахучих компонентов с дымовыми газами (Саркисов Ю.С. и др., 2024).
Газоконтактный испаритель. Предназначен для сгущения черного щелока до 50-65% сухого вещества. Жидкость в испарителе газоконтактного типа поглощает углекислый газ, серу и безводную серу из выхлопных газов, снижая pH и выделяя сероводород и метилмеркаптан. При газоконтактном испарении выделению сероводорода способствует повышенная концентрация остаточного сульфида натрия в черном щелоке. Чем выше содержание сульфида в белом щелоке, тем больше в черном щелоке остается остаточного сульфида натрия и органических соединений серы и тем более загрязненными становятся отходящие газы.
Известерегенерационные печи (ИРП). В печи при сжигании каустического шлама и природного известняка образуются отходящие газы. Основными компонентами отработавших газов являются пыль солей кальция (12 г/нм3), образующаяся в результате механического уноса газовым потоком, диоксид серы (0,86 г/нм3в сухом газе), сероводород и другие серосодержащие газы, образующиеся при сжигании высокосернистого мазута (Чепканич К. В., 2022).