تصفیه فاضلاب کاغذ سازی و مقواسازی

  1. خانه
  2. chevron_right
  3. تصفیه فاضلاب کاغذ سازی و مقواسازی

تصفیه فاضلاب کاغذ سازی و مقواسازی

کارخانجات کاغذ سازی و مقواسازی یکی از منابع بزرگ آلودگی صنعتی در جهان هستند. اکثر آلاینده های مایع، جامد و گاز در مراحل تولید خمیر و رنگبری تولید می گردند.

تولید خمیر فرآیندی است که در آن ماده خام برای حذف لیگنین مورد تصفیه مکانیکی و شیمیایی قرار می گیرد. حذف لیگنین به منظور تسهیل در جداسازی الیاف سلولز و همی سلولز و بهبود خواص الیاف به منظور تولید کاغذ انجام می شود. رنگبری یک فرآیند چند مرحله ای برای سفید کردن و جلادهی خمیر است. این کار از طریق حذف باقیمانده لیگنین از خمیر کاغذ انجام می شود. عملیات تولید خمیر و رنگبری یکی از واحدهای پرمصرف از نظر انرژی ، آب و مواد شیمیایی هستند. مواد شیمیایی بکار رفته در این عملیات شامل هیدروکسید سدیم، کربنات سدیم، سولفید سدیم، بی سولفیت ها، کلر یا دی اکسید کلر، اکسید کلسیم، اسیدکلریدریک و غیره هستند.

تصفیه فاضلاب کاغذسازی و مقواسازی- پساب کاغذسازی- پساب مقواسازی- پالود صنعت- مهندسین پالود صنعت

تصفیه فاضلاب کاغذسازی و مقواسازی

فاضلاب تولیدی در این کارخانجات، مشکلات زیر را ایجاد می کند:
  • لیگنین و محصولات ناشی از تجزیه آن تولید رنگ قهوه ای تیره در آبهای پذیرنده می کنند که باعث کاهش میزان نور خورشید به درون آب و تحت تاثیر قرار گرفتن زندگی موجودات کف زی می گردد. همچنین وجود رنگ باعث ایجاد نازیبایی در آب می شود.
  • مقادیر بالای مواد آلی باعث افزایش BOD و کاهش اکسیژن محلول موجود در اکوسیستم های آبی پذیرنده می گردند.
  • حضور آلاینده های مقاوم با قابلیت تجمع زیستی و سمی در اینگونه فاضلاب ها
  • افزایش بار ترکیبات آلی هالوژنه قابل جذب در اکوسیستم های پذیرنده فاضلاب
  • امکان انتقال ترکیبات AOX به نقاط دور دست دریاها
  • انتقال آلاینده ها به سایر اجزای محیط مثل تبخیر ترکیبات آلی به درون هوا و یا جذب ترکیبات آلی کلرینه به ذرات معلق فاضلاب و لجن
  • پسماندهای جامد مهم کارخانجات کاغذ سازی و مقواسازی شامل پوست درخت، الیاف نامطلوب، لجن تصفیه خانه فاضلاب، لجن اسکرابرها، گل آهک، رسوبات مایع سبز و خاکستر کوره ها و بویلرها هستند. عمده پسماندهای جامد در طی فرآیند تصفیه فاضلاب تولید می گردند. دفع لجن یکی از معضلات مهم زیستی محیطی این کارخانجات است، زیرا ترکیبات آلی کلرینه موجود در فاضلاب وارد جامدات می گردند.
  • مقدار آلودگی و سمیت به مواد خام مصرفی، روش تولید خمیر و فرآیند رنگبری بستگی دارد. حجم فاضلاب تولیدی، با توجه به نوع مواد خام مصرفی، فرآیند تولید و ظرفیت کارخانه از صفر تا 400 مترمکعب به ازای هر تن خمیر تولیدی متغیر است. بنابراین، خصوصیات کیفی و کمی فاضلاب تولیدی در این گونه کارخانجات از کارخانه ای به کارخانه دیگر متغیر است.

ماهیت و ترکیب مواد خام بکار رفته در کارخانجات کاغذ سازی و مقواسازی

صنایع کاغذ سازی و مقواسازی سه نوع مواد خام به نام های چوب سخت، چوب نرم و منابع الیاف غیرچوبی ( از قبیل ساقه گیاهان، باگاس، بامبو) را مورد استفاده قرار می دهند. چوبهای سخت ( مثل بلوط، افرا ، توس) از درختان دارای برگ ریزان هستند. چوبهای نرم ( مانند انواع کاج، صنوبر، سرو ) از درختان همیشه سبز خانواده مخروطیان بدست می آیند.

لیگنین ها دارای ساختمان نامشخص، فضایی نامنظم، غیر محلول در آب، غیرقابل هیدرولیز و بسیار مقاوم به تجزیه می باشد. این پلیمرها نسبت به تجزیه بیولوژیکی مقاوم می باشند و به خاطر مقاومت بالا، حفاظت گیاهان در مقابل عوامل فیزیکی و فشارهای محیطی را برعهده دارند.

فرآیند تولید خمیر

مراحل تولید خمیر شامل پوست کندن درخت، ریز کردن چوب، شستشوی تراشه های چوب، ساییدن یا هضم تراشه ها، صاف کردن خمیر، تغلیظ و شستشو هستند.

فرآیندهای تولید خمیر:

  • فرآیندهای مکانیکی
  • فرآیندهای شیمیایی

بطور معمول محدودیت هایی در خصوص شاخص های آلودگی مثل BOD، COD ، TSS و غیره وجود دارند. اما با توجه به ترکیبات آلی کلرینه که دارای اثرات زیانبار روی فرآیندهای بیولوژیکی هستند، قوانین سختگیرانه ای در مورد این گروه از صنایع تدوین شده است. صنایع کاغذ سازی و مقواسازی جهت دفع پساب تولیدی خود به محیط زیست با یک چالش روبه رو هستند. اینگونه صنایع نه تنها بایستی جامدات معلق و BOD پساب تولیدی را کاهش دهند، بلکه بایستی کل رنگ و AOX را نیز قبل از دفع پساب به محیط زیست کنترل نمایند. در سالهای اخیر، این دو رویکرد با درجه اهمیت برابر مطرح شده و صنایع بایستی در تخلیه پساب تولیدی به محیط زیست این استاندارهای تدوین شده را رعایت نمایند.

توليد خمير به روش مكانيكي

 توليد خمير از تنه درخت در اين روش گرده هاي چوب توسط يك خرد كننده دوار، به قطعات ريز تبديل شده و با فشـار مكـانيكي لـه مي گردند كه خمير توليدي داراي كيفيت پاييني است. در طي اين فرايند ليگنين حذف نمي گردد.

بنابراين خمير و كاغذ توليدي تيره رنگ است. پالايش مكانيكي خمير تراشه هاي چوب از ميان يك شيار باريك بين دو ديسك فولادي كه داراي صفحات ثابت يا متحرك دندانه دار هستند، عبور نموده و پالايش مي گردند. اين فرايند باعث جداشدن مكانيكي الياف مي شـود. كيفيـت خميـر بـه دست آمده در اين روش بهتر از خمير حاصل از له كردن تنه درخت است.

توليد خمير به روش حرارتي – مكانيكي

تراشه هاي چوب قبل از عبور از ديسك هاي پالايش كننده، توسط بخار آب مورد پيش گرمايش قرار مي گيرند. گرم كردن به منظور نرم كردن بخش ليگنين چوب و تسهيل در جداسازي الياف انجام مي شود. اين نـوع خميـر كاغذ مقاوم تر از نوع به دست آمده از تنه درختان است.

فرايندهاي رنگبري خمير

حدود% 10 – %5 ليگنين موجود در مواد خام قابل حذف نيست. حذف اين مقدار ليگنين باقيمانده، به سلولز موجود در بافت گياهي آسيب اساسي وارد مي گردد. جهت حذف ليگنين باقيمانده كه عامل سـياه شـدن خميـراست، به يك سري مراحل رنگ بري شيميايي نياز است .

 رنگبري خمير طي مراحل تصفيه مختلف و با استفاده از مواد شيميايي گوناگوني صورت مي گيرد. اين مراحل شامل تصفيه با كلـر ،تصـفيه بـا قلياهـا ،تصفيه با دي اكسيدكلر ،تصفيه با قلياها و استفاده از دي اكسيدكلر هسـتند. وارد كردن محلول غليظ حاوي خمير كاغذ و تزريق گاز كلر به ميـزان 60-70 Kg به ازاي هر تن خمير در درجه حرارت 30-15 در 2-5pH1 است.

محلول غليظ خميركاغذ كلرزني شـده، با قليا مورد تصفيه قرار مي گيرد )40kg-30 به ازاي هر تن خمير(در ايـن مرحلـه درجـه حـرارت 60 – 55 و11-10 pH است. جهت شفاف تر شدن كاغذ، يك مرحله اختياري تصفيه باهيپوكلريت بين مراحـل بالا اضافه مي گردد. در طي مرحله رنگ بـري متـداول تقريبـاً 70 kg ازهـر تـن خميـر در محلـول رنگ بـري حـل مي گردد.

راهكارهاي كنترل آلودگي

 در صنايع كاغذ و چوب بطور معمول محدوديت هايي در خصوص شاخص هاي آلودگي مثل BOD5 ،COD ،TSS و غيره وجود دارند. اما با توجه به تركيبات آلي كلرينه كه داراي اثرات زيان بار روي فرايندهاي بيولوژيكي هستند، قوانين سختگيرانه اي در مورد اين گروه از صنايع تدوين شده است. صنايع كاغذ و چوب جهت دفع پساب توليدي خود به محيط زيست با يك چالش روبه رو هستند.

اينگونه صنايع نه تنها بايستي جامدات معلق و BOD پساب توليدي را كاهش دهند، بلكه بايستي كل رنگ و AOX را نيز قبل از دفع پساب به محيط زيست كنترل نمايند. در سال هاي اخير، ايـن دو رويكرد با درجه اهميت برابر مطرح شده و صـنايع بايسـتي در تخليـه پسـاب توليـدي بـه محـيط زيسـت ايـن استانداردهاي تدوين شده را رعايت نمايند.

كاهش آلودگي از طريق اصلاح فرايند كارخانه

  تكنولوژيهاي توليد خمير غير متعارف

 بعضي از صنايع توليد كاغذ فنون جديد توليد خمير را جايگزين روش هاي متداول پخت چوب كرده اند. بعضي از اين تكنولوژي ها در حال حاضر اقتصادي نيستند

  • استفاده از حلال هاي آلي براي توليد خمير

حلال هاي آلي مثل متانول، اتانول و ساير الكل ها براي توليد خمير كاغذ بكار مـي رونـد.ايـن فراينـد در مقيـاس كوچك و متوسط اقتصادي بوده و از نظر بازيافت مواد قابل توجيه هستند. بـا اين حـال بايسـتي توليـد خميـر در ظروف سربسته انجام شود تا از تبخير حلال ها جلوگيري گرديده و محيط ايمني براي كـارگران فـراهم گـردد. بـه علاوه، در بعضي از اين فرايندها، مصرف انرژي نسبت به فرايندهاي متعارف بالاتر است. مزاياي اصلي اين فرايندها عبارت از حذف تركيبات گوگرد دار بدبو از پساب و هواهستند.

  • توليد خمير ازاسيد

 با مصرف اسيد استيك و در فشارهاي بسيار پايين تر از مقادير بكار رفته در فرايند توليد خمير به روش كرافت، تراشه هاي چوب به خمير تبديل مي گردند. از معايب اين فرايند مي توان به هدر رفتن اسيد اشـاره كـرد،هرچنـد امكان بازيافت اسيد با استفاده از فرايند تقطير وجود دارد. اما انرژي مصرفي اين فرايند بسيار بالا است.

  • توليد خمير به روشهاي زيستي

 اين فرايند از ميكروارگانيسم ها و آنزيم هاي ميكروبي از قبيل زايلنازها، پكتينازها، سلولازها،همـي سـلولازها و ليگنازها يا تركيبي از آنها براي توليد خمير الياف هرباسئوس و بهبـود خـواص خميـر مشـتق از چـوب اسـتفاده مي كنند.

پيش تصفيه تراشه هاي چوب با استفاده از ليپاز، مشكلات ناشي از ترشح مواد روغني در طي مراحل توليد خمير را كاهش داده و آنزيم هاي موجود در محيط باعث تجزيه اسيدهاي چرب و موم ها مي شود. اين كار باعث بهبود خواص بافت كاغذ مي گردد. اين روش جديد كه در آن از ميكروارگانيسـم هـا يـا آنـزيم هـاي ميكروبي براي كاهش ميزان مصرف مواد شيميايي در صنايع چوب و كاغـذ اسـتفاده مـي شـود، بـه روش توليـد زيستي خمير معروف است. توليد زيستي خمير به دليل دارا بودن مزاياي زير در صنايع كاغذ و چوب بسيار مورد توجه قرار گرفته است

  • كاهش ميزان مصرف انرژي و مواد شيميايي مصرفي به ازاي مقدار كاغذ توليدي. بنابراين فرايند مـذكور بـه لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه بوده و براي كارخانجات متوسط و كوچك قابليت كاربرد بيشتري دارد؛
  • كاهش بار آلودگي به دليل كاهش استفاده از مواد شيميايي؛
  • مقدار و خواص خمير به دست آمده با خمير حاصل از فرايندهاي متداول برابري مي كند. حتي در بعضـي از موارد داراي كيفيت بهتري است؛
  • الياف غير چوب در مقايسه با چوب، نسبت به فرايندهاي توليد خمير با آنزيم بهتر واكنش نشان مي دهند كه احتمالاً به دليل پايين تر بودن مقدار ليگنين موجود در آنها و ضعيف تر بودن پيوند بـين همـي سـلولز -ليگنـين است. اين شرايط براي كشورهاي در حال توسعه كه با مشكل كاهش سطح جنگل ها مواجه اند، يك مزيت بـزرگ مي باشد.

توليد خمير توسط فرايندهاي نيمه شيميايي

 تراشه هاي چوب در محلول هاي شيميايي ملايم فراوري شده و وارد پالايش كننده هاي مكانيكي حاوي ديسـك مي شوند. اين مايعات خمير ساز بسيار متنوع هستند. بعضي از آنها عبارت ازهيدروكسيد سديم، سولفيت قليايي (سولفيت سديم + كربناتسديم)، مخلوطي ازهيدروكسيد سديم و كربنات سديم، مايعات سبز و يا سفيد كرافت هستند. محلول سولفيت سديم / كربناتسديم بطورگسترده اي در توليد خمير بكار مي روند. بنابراين محصول خمير به دست آمده به عنوان خمير نيمه شيميايي سولفيت خنثي معروف است.

توليد خمير به روش شيميايي – حرارتي مكانيكي

 اين فرايند شامل تصفيه شيميايي ملايم تراشه هاي چوب در محلول هاي هيدروكسيد سـديم يـا بـي سـولفيت سديم، بعد يا همزمان با گرم كردن چوب با بخار آب است. سپس تراشه هايي كـه مـورد تصـفيه شـيميايي قـرار گرفته اند، از ميان ديسك هاي پالايش كننده مكانيكي عبور داده مي شوند.

توليد خمير به روش هاي شيميايي

 توليد خمير چوب به روش شيميايي عموماً طبق فرايندهاي كرافت (سولفات) يا سولفيت انجام مي شود.

تركيبات موجود درمايعات حاصل ازتوليد خمير كاغذ

1-مايعات حاصل ازتوليد خمير به روش كرافت (مايعات سياه)

 در طي فرايند توليد خمير به روش كرافت حدود 95 – %90 %ليگنين در محلول هـا حـل شـده و مخلـوطي از اوليگومرهاي ليگنين را بوجود مي آورد كه در توليد رنگ قهوه اي تيره و بار آلـودگي پسـاب خميـر سـازي نقـش مهمي دارند.

اوليگومرهاي ليگنين موجود در مايعات دفعي واحد خميرسازي، به اسيدهاي فنيـل پروپانوئيـك بـا وزن مولكولي پايين و يا اسيدهاي آروماتيك متوكسيله ياهيدروكسيله تجزيه مي گردند. عـلاوه بـر ايـن سـلولز و همي سلولزها كه به مواد قليايي حساس هستند نيز در طي فرايند توليد خمير به شكل محلول در مي آيند

مايعات سياه كه از فرايند توليد خمير كرافت توليـد مـي گردنـد، داراي اثـرات زيان بـاري روي تأسيسـات تصـفيه بيولوژيكي فاضلاب و حيات آبزيان هستند. در اين فرايند، انتشار گوگرد احياء شده و ساير آلاينده هاي خطرنـاك نيز از عوامل آلودگي هواي منطقه محسوب مي گردند.

محلول هاي سياه معمولاً حاوي تركيبات زيرهستند:

  • تركيبات حاصل از تجزيه ليگنين داراي ماهيت پلي آروماتيك؛
  • اسيدهاي ساكاريدي ناشي از تجزيه كربوهيدرات ها؛
  • مواد قابل استخراج با حلال ها مثل اسيدهاي چرب و اسيدهاي رزين؛
  • اسيدهاي آلي با وزن مولكولي پايين

خصوصيات مايعات توليدي، با توجه به نوع مواد خام مصرفي متغير است. مواد معدني موجود در مايع سياه شامل هيدروكسيد سديم، سولفات سديم، تيوسولفات سديم، سولفيد سديم، كربنات سديم و كلرور سديم هستند.

تصفیه فاضلاب کارتن سازی و مقواسازی

برای دستیابی به استاندارهای تخلیه پساب به محیط زیست، بایستی از تکنولوژی های تصفیه فاضلاب استفاده نمود. از آلاینده های شاخص می توان به رنگ، AOX، BOD، COD و غیره اشاره کرد. تکنولوژی های فرآیندی که در حال حاضر در تصفیه اینگونه فاضلابها بکار می روند، را می توان به روشهای تصفیه فیزیکیو شیمیایی و بیولوژیکی طبقه بندی کرد.

فرآیندهای فیزیکو شیمیایی

 روش های فیزیکو شیمیایی گوناگونی برای تصفیه فاضلاب واحد رنگبری کاغذ سازی و مقواسازی وجود دارند. پرکاربردترین روشها شامل جداسازی غشایی، انعقاد و لخته سازی شیمیایی با استفاده از نمک فلزات ، انعقاد الکتریکی، و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته هستند.

فرآیندهای بیولوژیکی

متداول ترین سیستم های تصفیه بیولوژیکی تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی و مقواسازی عبارت است از انواع سیستم های لجن فعال، لاگون هوادهی و راکتورهای بی هوازی هستند. توالی سیستم های هوازی بی هوازی  ( و برعکس ) که برای تصفیه فاضلاب های پیچیده صنایع چوب و کاغذ بکار می روند، با توجه به نوع آلاینده های موجود در فاضلاب و درجه تصفیه مورد نظر تعیین می گردد.

تصفیه فاضلاب کاغذسازی و تصفیه فاضلاب مقواسازی به روش انعقاد الکتریکی

تصفیه فاضلاب کاغذسازی

تصفیه فاضلاب خمیر کاغذ

تصفیه فاضلاب کارتن سازی به روش انعقاد الکتریکی

تصفیه فاضلاب کارتن سازی به روش DAF

فهرست
error: Alert: Content is protected !!