Конкуренция, сложившаяся в целлюлозно-бумажной промышленности, и ужесточившиеся требования к обеспечению показателей качества выпускаемой продукции заставляют производителей задумываться над вопросами повышения эффективности производства и роста прибыльности при необходимости снижения затрат и увеличения производительности на предприятиях.
Особенно остро данные вопросы встают в связи с тем, что одной из особенностей целлюлозно-бумажной промышленности России является большая водоёмкость этой отрасли. Потребление воды на выработку 1 тонны продукции может достигать 350 м3.
Большие объёмы воды требуются практически для всех стадий производства. Вода является средой, в которой растворяются или суспендируются химикаты, применяемые в производстве всех видов целлюлозы и бумаги. Например, в водной среде происходят химические реакции делингнификации древесины, то есть процессы варки целлюлозы, а побочные продукты отделяются отмывкой водой. Отбеливание и приготовление бумажной массы также происходят с применением большого количества воды.
Повышенные требования к физико-химическому составу воды, используемой в технологическом процессе, обусловлены тем, что целлюлоза является активным поглотителем различных примесей, растворённых в воде. На поверхности целлюлозы имеется большое количество функциональных групп, посредством которых она способна вступать в химическое взаимодействие с растворёнными веществами, поглощая их из воды, а развитая поверхность и пористость волокнистой массы целлюлозы обуславливает её хорошие сорбционные свойства, благодаря которым в её составе оказываются все твёрдые вещества из контактирующей с ней воды.
Минеральные вещества, попадая в целлюлозу, изменяют её механические свойства, затрудняют химическую переработку, изменяют светочувствительность и другие физико-химические свойства бумаги и изделий, получаемых на основе целлюлозы. Органические примеси придают целлюлозе окраску, снижают белизну бумаги, ухудшая качество продукции.
Специфика целлюлозно-бумажного производства обуславливает применение в качестве основного источника водоснабжения поверхностные речные воды.
Таким образом, для обеспечения необходимого качества технологической воды в производственных процессах предприятия применяют практически весь доступный спектр современных технологий водоподготовки, таких как флотация, коагуляция, дисковая и сетчатая фильтрация, ионный обмен, ультрафильтрация и нанофильтрация.
Последние исследования в области водоочистки поверхностных вод в целлюлозно-бумажной промышленности свидетельствуют о крайней перспективности применения следующей технологии водоподготовки – ультрафильтрация с последующей низконапорной нанофильтрацией воды.
Целлюлоза, как известно, имеет капиллярно-пористую коллоидную структуру. Промежутки между микро- и макрофибриллами образуют макропоры, через которые могут двигаться только ионы, имеющие соответствующий диаметр.
Поры и капилляры клеточной стенки доступны для ионов Na+ и К+, но недоступны для других компонентов, содержащихся в воде.
При этом, в отличие от ионов натрия, многовалентные катионы Ca2+ и Mg2+ препятствуют проникновению заряженных групп через мембрану вследствие диффузии.
Применение нанофильтрации обусловлено её селективностью по отношению к многовалентным ионам и большим положительным влиянием содержания катионов натрия и калия в исходной воде на набухание и размол массы – самых важных процессов регулирования бумагообразующих свойств волокнистых полуфабрикатов.
Увеличение конкуренции на рынке целлюлозно-бумажной продукции, требующее повышения роста прибыльности при необходимости снижения затрат, побуждает отечественные предприятия также и модернизировать существующее оборудование, выводя его на новые показатели по водоэффективности с снижением уровня использования свежей воды и объёма сбрасываемых сточных вод, характеризующихся наличием в них большого количества таких вредных веществ, как сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, фурфурол, метанол, формальдегиды, диметилсульфид и др.
Наиболее перспективным способом снижения уровня использования свежей воды является создание на предприятиях данной отрасли замкнутых оборотных циклов водоснабжения с применением современных эффективных технологий водоподготовки.
