טיפול מיוחד בשפכי נייר

פתרון מיוחד לטיפול בשפכי נייר

שוק הנייר המיוחד העולמי צפוי להגיע לכ-49.7 מיליארד דולר בשנת 2024 והוא צפוי לגדול ל-71 מיליארד דולר עד 2030, עם קצב צמיחה שנתי מורכב של כ-6.3% במהלך תקופה זו. תעשיית הנייר המיוחד העולמית עוברת מעבר ממדינות מפותחות לכלכלות מתעוררות, כאשר אסיה, במיוחד סין, מתגלה ככוח הדומיננטי.

נייר מיוחד הוא סוג של נייר עם פונקציות ספציפיות וערך מוסף גבוה, בשימוש נרחב באריזות מזון, חומרים דקורטיביים, תוויות, בריאות, אלקטרוניקה ותחומים אחרים. בניגוד לתעשיית הנייר המסורתית, שהולכת ומתבגרת, נייר מיוחד מפגין חיוניות צמיחה חזקה יותר בשל התוכן הטכני הגבוה שלו ותחומי היישום הרחבים שלו. בשנים האחרונות, מונע על ידי מדיניות סביבתית (כגון "החלפת פלסטיק בנייר"), שדרוגי צריכה וחדשנות טכנולוגית, שוק הנייר המיוחד העולמי המשיך להתרחב.

I. סקירה כללית של לקוחות מיוחדים לטיפול בשפכי נייר

סין היא לא רק יצרנית הנייר הגדולה בעולם אלא גם השוק העיקרי עם הצמיחה המהירה ביותר בנייר מיוחד. נהנית ממדיניות "החלפת פלסטיק בנייר" ומהביקוש הגבוה-לייצור, סין מחזיקה בעמדה דומיננטית בנייר אריזות מזון, נייר בסיס דקורטיבי, נייר שחרור ותחומים אחרים.

בשנת 2015, ייצור הנייר המיוחד של אסיה היווה כמעט 40% מהכלל העולמי. עד 2022, שיעור התפוקה של אסיה הגיע ל-46.4%, הרבה מעבר למערב אירופה (21.49%) וצפון אמריקה (13.63%).

תמונות של נייר הייצור לאריזה

II. טיפול בשפכים למקורות שפכים מיוחדים מנייר

שפכי נייר מיוחדים מקורם בעיקר משלבי ייצור שונים כגון עיסת, הלבנה, ייצור נייר והכנת חומרי גלם. הרכבו מורכב ועומס הזיהום גבוה. באופן ספציפי, שפכי נייר מיוחדים כוללים בעיקר את הקטגוריות הבאות:

1. שפכים של אזור הבישול (אלכוהול שחור)

שפכי מדור הבישול הם אחד מהשפכים העיקריים הנוצרים בתהליך העיסה וידוע גם בשם שיכר שחור. בתהליך העיסה מופקים חומרי גלם צמחיים (כגון עץ או דשא) לצורך סיבים בבישול, והשפכים המתקבלים הם משקה שחור. המזהמים הכלולים באלכוהול שחור מהווים למעלה מ-90% מסך פליטת הזיהום בתעשיית הנייר, והוא בעל ריכוז גבוה וקשה לפירוק. המרכיבים העיקריים של משקאות חריפים כוללים ליגנין, פנטוז ואלקלי מוחלט. ליגנין הוא חומר פולימרי טבעי שאינו-רעיל בשימוש נרחב כחומר גלם כימי, ופנטוז יכול לשמש כמזון לבעלי חיים.

2. מי ביניים

מי ביניים מתייחסים לשפכים הנפלטים במהלך תהליכי הסינון, הניקוי וההלבנה של עיסת הבישול המופקת בתהליך ייצור הנייר. צבעם של מי הביניים הוא צהוב כהה, המהווה 8% עד 9% מסך פליטת הזיהום בתעשיית הנייר. עומס ה-COD של העיסה הוא כ-310 ק"ג. ריכוז מי הביניים גבוה מזה של ביוב ביתי, עם יחס BOD/COD שנע בין 0.20 ל-0.35. הפירוק הביוכימי גרוע, וחומרים אורגניים אינם מתכלים בקלות, מה שמקשה על הטיפול. החומרים האורגניים במים כוללים ליגנין, תאית וחומצות אורגניות. ביניהם, המזיק ביותר לסביבה הוא השפכים המכילים{10}}כלור המיוצרים במהלך ההלבנה, כגון שפכי הלבנת כלור ושפכי הלבנת היפוכלוריט. שפכי הלבנת הכלורט המשניים מכילים בעיקר טריכלורומתאן ולמעלה מ-40 תרכובות כלור אורגניות אחרות, רובן כלורופנולים, כגון טריכלורופנול.

3. מים לבנים

מים לבנים מתייחסים לשפכים ממדור ייצור נייר. מקורו בתהליך ייצור הנייר בבית המלאכה לייצור נייר. מים לבנים מכילים בעיקר סיבים קטנים, חומרי מילוי, ציפויים ורכיבי עץ מומסים, כמו גם תוספים כמו דבקים, חוזק רטוב וחומרים משמרים. הוא מורכב בעיקר מ-COD בלתי מסיס ובעל יכולת פירוק ביולוגית נמוכה. לחומרים המשמרים שנוספו יש רעילות מסוימת. מים לבנים מכילים כמות גדולה של מים, אך עומס הזיהום האורגני שלהם נמוך בהרבה מזה של המשקאות השחורים מאזור הבישול ומי הביניים. כעת, כמעט כל מפעלי הנייר אימצו מערכות סגורות חלקיות או מלאות כדי להפחית את צריכת המים של נייר, לחסוך בצריכת חשמל, להגדיל את קצב השימוש החוזר במים לבנים, ולהפחית את פריקת המים הלבנים העודפים.

4. עיסה דופקת שפכים

מי השפכים המוזרמים ממכונת הקצפת העיסה וממכונת העיסה העדינה נקראים מי שפכי עיסה. שפכים מסוג זה מכילים כמות גדולה של סיבים וחומרי מילוי ודבקים שנוספו בתהליך הייצור.

5. שפכים אחרים

בנוסף למקורות העיקריים שלעיל, תהליכי ייצור מיוחדים של נייר עשויים ליצור גם שפכים אחרים, כגון שפכי אידוי משק שחור מתהליך השחזור אלקלי, מי שפכים מהשטיפה וההקרנה של פסולת נייר לעיסה, שפכים עם הזרקת דיו, טיפול מקדים לעיבוד עיסת-תפוקה גבוהה, סינון וטיהור מים לבנים, והלבנת נייר. המזהמים העיקריים בשפכים אלו הם הסיבים האבודים, חומרים אורגניים המומסים מחומרי הגלם ותוצרי התהליך, וכן החומרים הכימיים לייצור נייר שנוספו בתהליך הטיפול.

השוואה בין תמונות של מים מזוהמים לתמונות של מים מטופלים

III. זרימת תהליך טיפול מיוחד בשפכי נייר

כמענה למאפיינים של שפכי נייר מיוחדים, תכננו זרימת תהליך טיפול מדעית ויעילה של שפכים, הכוללת בעיקר את השלבים הבאים:

נכון לעכשיו, מפעלי נייר מיוחדים-בינוניים עד גדולים מאמצים בדרך כלל מבנה של שלוש-רמות של "טיפול לפני-טיפול ביוכימי - לאחר-טיפול":

1. טיפול קדם-(הסרת מוצקים מרחפים והתאוששות סיבים)

הקרנה/מגרר: יירוט ראשוני של זיהומים וסיבים גדולים, מיחזור הרחצה לשימוש חוזר או מכירה, הפחתת העומס הבא.

מיכל קליטה: איזון איכות וכמות המים, מניעת עומס הלם; חלקם מצוידים בהתקני אוורור כדי למנוע שיקוע ולשפר את ההומוגניות.

ציפה או שקיעה באוויר: שלב הפרדת נוזלים מוצקים-, תוך שימוש בבועות קרישה + מיקרו- כדי להיצמד למוצקים מרחפים ולציף אותם להסרה, קצב הסרת SS יכול להגיע ליותר מ-90%, גם COD יורד בו זמנית.

2. טיפול ביוכימי (פירוק חומר אורגני)

החמצה בהידרוליזה אנאירובית: שיפור יחס B/C, שיפור הפירוק הביולוגי של שפכים, המשמש לעתים קרובות כיחידת טיפול קדם- לפני טיפול אירובי.

טיפול אנאירובי: עבור שפכים אורגניים בריכוז גבוה-, ניתן להשתמש במעכלים אנאירוביים או בכורים לטיפול אנאירובי להפקת אנרגיה מתחדשת כגון ביוגז.

תהליך A/O (אנוקסי - אירובי): בשימוש נרחב, קטע A סופח חומרים אורגניים כדי לעכב התנפחות בוצה, קטע O מתחמצן ומפרק COD/BOD, שיעור ההסרה יכול להגיע לכ-90%.

שיטת חמצון מגע / תעלת חמצון: לשיטת הממברנה הביולוגית עמידות חזקה בפני זעזועים, מתאימה לתרחישים עם נפח מים משתנה; אך יש לשים לב להחלפת חומרי המילוי ולבקרת עומס פני השטח.

3. טיפול לאחר-(הבטחת שפכים יציבים)

שקיעת קרישה משנית: הפחתת עוד יותר את שאריות COD וצבע.

סינון חול / סינון רב-מדיה: הסר חלקיקים עדינים, ודא שפכים צלולים.

ספיחת פחמן פעיל / חמצון קטליטי: משמש להפחתת צבע והסרה עמוקה של חומרים אורגניים שקשה-להתפרק- ועומדים בתקני שימוש חוזר.

תרשים זרימה לטיפול בשפכים

שפכים תעשייתיים ← מסך ובר מסך ← מיכל שיוויון ← טיפול אנאירובי ← מיכל A/O ← מיכל שקיעה משני ← טיפול לאחר-טיפול ← פריקה עד לתקן

IV. תיאורי מקרה ספציפיים של טיפול מיוחד בשפכי נייר

פרויקט טיפול בשפכים של תעשיית הנייר שאנדונג ג'יאנלאי

I. סקירת פרויקט

שם הפרויקט: פרויקט טיפול בנייר וטיפול בשפכים של שאנדונג צ'ואילאי ניו חומרים ושות', בע"מ.

בחירת ציוד: ציוד IC Anaerobic Tower

II. מבוא לפרויקט

בשל צורכי ההתרחבות של שאנדונג צ'ואילאי ניו חומרים ושות', בע"מ והעובדה שמתקן טיהור שפכים באזור מורד הזרם אינו יכול לעמוד בדרישות נפח ההזרמה של המיזם, (המיכל האנאירובי IC של מתקן טיהור שפכים במורד הזרם נבנה גם על ידי חברתנו בנובמבר 2022); הלקוח ציין להוסיף סט שלם של ציוד מיכל אנאירובי IC בקוטר של 13 מטר וגובה של 25.5 מטר עבור המערכת האנאירובית. המים הנכנסים מורכבים בעיקר משפכי עיסת עץ צפצפה ומנייר מיוחד. תחנת השפכים המקורית של מפעל זה שופצה כדי ליצור את החלק האירובי, ונוספת מערכת מיכלים אנאירוביים IC חדשה. שני מאווררי מתלים מגנטיים-חוסכי אנרגיה מסופקים גם כן. לאחר שהשפכים עוברים שקיעה ראשונית + טיפול מקדים בהחמצת הידרוליזה, הם נכנסים למערכת המיכלים האנאירוביים, וה-COD הסופי של שפכים אנאירוביים הוא פחות או שווה ל-2000 מ"ג/ליטר.

הפרויקט הכולל של המיכל האנאירובי GBIC-3 של שאנדונג Champion Paper Industry Co., Ltd.

שם הפרויקט: פרויקט טיפול בשפכים של שאנדונג Champion Paper Industry Co., Ltd.

בחירת ציוד: ציוד מיכל אנאירובי

II. סכנות של שפכי נייר:

למי השפכים ממפעלי נייר נפח גדול, צבע גבוה, תכולת מוצקים מרחפים גבוהה, ריכוז חומרים אורגניים גבוה, הרכב מורכב יחסית, ובתהליך ייצור הנייר לא ניתן לשמר את הכימיקלים המוספים במלואם בנייר והם הולכים לאיבוד לשפכים, מה שגורם למדדי COD גבוהים יחסית ומאפייני זיהום חזקים. לכן, קשה-לטיפול- בשפכים אורגניים. חומרי העץ והקש המשמשים את מפעל הנייר בתהליך הייצור, לאחר בישול-בטמפרטורה גבוהה, גם נוזל הנייר השחור המוזרם מזהם מאוד, בעל ריח חמור, ויש לו זיהום רציני לסביבה.

III. מבוא לפרויקט:

בשל צורכי ההתרחבות של שאנדונג צ'מפיון נייר תעשיית Co., Ltd., צד א' ציין שיש להוסיף ציוד חדש לעיבוד מיכל אנאירובי. בהתבסס על נתוני איכות מי השפכים שסופקו, COD המים הנכנסים של הסדנה הוא פחות או שווה ל-10,000 מ"ג/ליטר; המים הנכנסים הם תערובת של עיסת עץ צפצפה וניקוז סדנת הנייר; לאחר טיפול מקדים-, הוא נכנס למערכת האנאירובית לצורך טיפול, וה-COD הסופי של שפכים אנאירוביים הוא פחות או שווה ל-2,000 מ"ג/ליטר.