Аспекты влияния ЦБК на город

Содержание

Введение……………………………………………………………...………..7

1. Обзор литературы………………………………………………..…………8

2. Материалы и методы исследования………………………………….….17

3. Воздействие производства Котласского ЦБК на воздушный бассейн..23

3.1 Характеристика технологии производства и технологического оборудования с точки  зрения загрязнения атмосферы………………………….23

3.2 Анализ состава и динамики выбросов загрязняющих веществ….…...30

3.3 Характеристика существующих пыле – и газоулавливающих установок………………………………………………………………………….…36

3.4 Санитарно-защитная зона предприятия………………….…………….44

3.5 Мероприятия  по снижению выбросов загрязняющих веществ с целью достижения нормативов ПДВ………………………………………………45

4. Влияние Котласского ЦБК на ближайшие водные объекты………..…48

4.1 Процессы образования сточных вод отделов целлюлозно – бумажного предприятия…………………………………………………………….……48

4.2 Анализ состава и динамики сбросов загрязняющих веществ Котласского ЦБК……………………………………………………………...…….50

4.3 Технологический процесс поступления сточных вод на биологическую станцию………………………………………………………………..53

4.4 Технология биологической очистки промстоков……………………..56

4.5 Мероприятия по снижению и сбросов загрязняющих веществ с целью достижения нормативов ПДС…………………………..…………….……59

5. Безопасность и экологичность…………………………………………..60

5.1 мероприятия по охране окружающей среды на Котласском ЦБК…..60

5.2 Охрана труда на Котласском ЦБК……………………………………..62

5.3 Действие персонала при аварии связанной с выбросами хлора …….64

Заключение…………………………………………………………………..68

Список  использованных источников…………………………..………..…70

Приложение……………………………………………………………….…72

     Введение

     Основными отраслями промышленности Архангельской области является лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно – бумажная, которые дают 40% промышленного производства и обеспечивают значительную часть всех заготовок, лесоматериалов, бумаги и целлюлозы в России. Крупнейшие предприятия области: Архангельский, Соломбальский, Котласский целлюлозно-бумажные комбинаты [1]. К концу ХХ века производственная мощность комбинатов  набирает свои обороты и в результате этого возрастает влияние на окружающую среду. Целлюлозно – бумажная промышленность по своей специфике была и остается  потенциальным источником негативного влияния на окружающую среду из – за  опасных стоков в водоемы и выбросов в атмосферу, а так же складирования твердых отходов на специальных площадках [2]. На заседании Координационного совета Государственной лесной службы МПР России и лесопромышленного комплекса страны  было отмечено, что более 22 % всех загрязняющих сточных вод, попадающих в российские водоемы, приходится на долю предприятий деревообрабатывающей и целлюлозно – бумажной промышленности [3].

     Целью данной работы является геоэкологическая оценка воздействия одного из крупнейших предприятий – Котласского целлюлозно – бумажного комбината на окружающую среду.

     В связи с поставленной целью в  работе решены следующие задачи:

     1. Изучены теоретические вопросы  по воздействию целлюлозно –  бумажной промышленности на природную среду;

     2. Охарактеризован объект и сформулированы  методы исследования;

     3. Проанализированы по составу и динамике выбросы загрязняющих веществ в воздушный бассейн и сброса сточных вод за период 2004 – 2006г.

     4. Оценена степень превышения загрязняющих  веществ в сточных водах (ПДС)  и выбросов (ПДВ) на предприятии; 

     1. Обзор литературы

     Проблема  влияния ЦБП на окружающую среду  актуальная тема для обсуждения в  наши дни. Развитие экологически чистых производств необходимо не только для уменьшения загрязнения окружающей среды, но и для более экономного расходования природных ресурсов [2].

     Целлюлозно - бумажная промышленность – наиболее сложная отрасль лесного комплекса, связанная с механической обработкой и химической переработкой древесины. Она включает производство целлюлозы, бумаги, картона и изделий из них. Эта отрасль отличается:

• Высокой материалоёмкостью: для получения 1 т. целлюлозы необходимо в среднем 5-6 куб. древесины;
• Большой водоёмкостью: на 1 т. целлюлозы расходуется в среднем 350 куб.м. воды;
• Значительной энергоёмкостью:1 т. продукции требует в среднем 2000 кВт/ч;

     Предприятия ЦБП ориентируются на лесные ресурсы вблизи крупных водных источников. В основном они размещаются на европейской части страны [3, 4].

     Первое  место по выработке бумаги принадлежит  северному экономическому району, в котором особенно выделяется Карелия (Кондопожский и Сержский ЦБК). В Архангельской области размещается Соломбальский ЦБК. Крупные ЦБК расположены в Котласе, Новодвинске, Сыктывкаре.

     Второе  место занимает уральский экономический  район. Производство почти целиком сконцентрировано в Пермской области: Краснокамске, Соликамске, Перми и др. В Свердловской области ЦБК расположены в Туринске и Новой Ляле.

     На  третьем месте Волго-Вятский район. Наиболее крупные предприятия действуют в Нижегородской области (Правдинский Балахнинский ЦБК), в республике Марий Эл (Марийский ЦБК в г. Волжске).

     Целлюлозно - бумажная промышленность развита и в Северо-западном экономическом районе, главным образом в ленинградской области ( города Сясьск и Светогорск), в Восточной Сибири (Братский, Усть-Илимский, Красноярский, Селенгинский, Байкальский ЦБК). На Дальнем Востоке производство концентрируется в городах Корсаков, Холмск, Углегорск, Амурск и др. [5].

     Значительный  объем загрязненных сточных вод  в поверхностные водоемы сбрасывают:

• Братский ЛПК (Иркутская область);
• Котласский ЦБК (г. Коряжма Архангельской области);
• Архангельский ЦБК (г. Новодвинск);
• Сыктывкарский ЛПК (Республика Коми).

     Целлюлозно-бумажная промышленность — одна из самых  водоемких отраслей, поэтому наиболее сильное негативное воздействие предприятия этой отрасли оказывают именно на состояние поверхностных вод. Для предприятий ЦБП проблема уменьшения количества и степени загрязнения сточных вод является первостепенной. Загрязненные сточные воды характеризуются наличием таких вредных веществ, как сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, формальдегид, метанол, фурфурол, диаметилсульфид, скипидар, сероводород, лигнин, азот аммонийный, лигносульфонаты и др.

     Основная  причина негативного воздействия  на окружающую среду предприятий  данной отрасли - использование старых технологий и устаревшего оборудования.

     Этими факторами определяется значительная масса загрязняющих веществ, поступающих с основного производства на очистные сооружения и в природную среду. Большой объем сточных вод и высокая концентрация в них загрязнений вынуждают использовать громоздкие очистные сооружения, не решающие полностью своих задач. На очистных сооружениях образуется большое количество осадков, основная часть которых поступает в накопители, что приводит к их перегрузке и соответственно к воздействию на подземные воды [7].

     Более 60% отраслевого сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты приходится на следующие предприятия: ОАО «Котласский ЦБК», ОАО «Братский ЛПК» (г. Братск, Иркутская обл.), АО «Архангельский ЦБК», АО «Сыктывкарский ЛПК», ОАО «Соломбальский ЦБК», ОАО «Кондопога» [8].

     Производственные  сточные воды отбельных цехов  характеризуются большим количеством разнообразных загрязнений. Сточные воды отбельного цеха в неразбавленном виде вызывают гибель рыб в течение 1—2 суток. Самые загрязненные сточные воды — после ступеней хлорирования и щелочения. Несмотря на то, концентрация примесей снижается в водоемах при разбавлении чистой водой и одновременно за счет процессов самоочищения (под действием кислорода и ультрафиолетовых лучей, а также биологических процессов), загрязнение водной среды достигает огромных, иногда катастрофических, размеров. Так, неэффективными оказались установки для счистки бассейнов Байкала и Ладоги [7].

     В производственной деятельности отрасли наиболее актуальна проблема ресурсосбережения, т.е. сокращение потерь древесного сырья в процессе его переработки, переход на малоотходные и безотходные технологии, внедрение технологий глубокой переработка сырья и использования всей биомассы, получаемой при лесозаготовках [9].

     Деревообрабатывающая  и целлюлозно - бумажная промышленность вносит вклад в загрязнение атмосферного воздуха России на уровне 3 % объема выбросов в России от промышленных стационарных источников [8].

     По  выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух деревообрабатывающая и эта промышленность занимает 11 -е место среди 13 отраслей промышленности России, по сбросам загрязненных сточных вод в водные объекты — 1-е место, а по образованию токсичных отходов — 9-е (2000—2001 гг.) [9].

     Выбросы в атмосферу — причина неблагополучной  экологической ситуации во многих городах: Братске, Волжске, Новодвинске и других, а также сложной экологической ситуации в Архангельске Байкальске, Коряжме, Сыктывкаре. В городах, рядом с которыми функционируют целлюлозно - бумажные комбинаты, ощущаются последствия загрязнения воды, воздуха, почв диоксинами и диоксиноподобными веществами. Загрязнение происходит в результате отбеливания бумажной пульпы газообразным хлором и может быть ликвидировано только путем освоения новых технологий. Такие технологии уже внедряются на ряде предприятий ЦБК в Усть - Илимске, Братске, Котласе, где на целлюлозно-бумажных предприятиях начали работу по установке кислородных станций, позволяющих внедрить бесхлорный метод отбелки бумажной пульпы.

     Из  предприятий деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности основными загрязнителями атмосферного воздуха являются ОАО «Архангельский ЦБК» (г. Новодвинск, Архангельская обл.), ОАО «Котласский ЦБК» (г. Коряжма, Архангельская обл.), ОАО «Сыктывкарский ЛПК» (г. Сыктывкар, Республика Коми), ОАО «Кондопога» (г. Кондопога, Республика Карелия), ОАО «Сегежа-бумпром» (г. Сегежа, Республика Карелия), АО «Усть-Илимский ЛПК» (г. Усть-Илимск, Иркутская обл.), ОАО «Соломбальский ЦБК» (г. Архангельск), АО «Советский ЦБЗ» (г. Советск, Калининградская обл.), АО «Байкальский ЦБК» (г. Байкальск, Иркутская обл.). На долю этих предприятий приходится более половины суммарного объема выбросов отрасли [7,8].

     В Архангельской области преодладают  подзолистые и глеево - подзолистые почвы, образующие множество разновидностей [9].

     Лесная  растительность, играя важную стабилизирующую  роль, отличается относительно низкой продуктивностью и возобновляемостью. В литературе отмечается [10], что важнейшим фактором деградации и гибели лесных экосистем являются атмосферные кислотные выпадения. Опасность особенно велика для индустриальных регионов, подверженных повышенному поступлению загрязняющих веществ из атмосферы. Лесные экосистемы и почвы северных территорий постоянно испытывают мощную нагрузку, находясь под влиянием экстремальной для древесной растительности климатической обстановки. В этих условиях даже минимальные нагрузки загрязняющих веществ могут оказать серьезное воздействие на  структуру и функционирование лесных экосистем и их компонентов [9].

     При производстве беленой целлюлозы  образуется большое количество твердых отходов в виде осадков (шламов). Отходы загромождают территорию предприятий, разносятся ветром, загрязняя атмосферу и почву. Вредность загрязнения почвы проявляется в так называемой пищевой цепи. При этом изменяется состав растений, а вследствие этого состав молока и мяса животных, питающихся этими растениями [6].

     Архангельск: основными источниками загрязнения  воздуха являются целлюлозно – бумажные комбинаты, лесопильно – деревообрабатывающие предприятия.

     В пределах города уровень загрязнения  атмосферы вредными веществами высокий, за последние три года он практически не изменялся . Определяют такой уровень концентрации бенз(а)пирена, формальдегида  и метилмеркаптана. Средняя концентрация бенз(а)пирена в целом по городу превышала предельно – допустимую концентрацию (ПДК) в 3,6 раза. Средняя концентрация формальдегидов в целом по городу составила почти 2 ПДК. Средние за год концентрации остальных наблюдаемых примесей не превышали ПДК, за исключением диоксида азота. Максимальная разовая концентрация метилмеркаптана, равна 28 ПДК. Наибольшие максимальные разовые концентрации диоксида азота 12 ПДК, оксида углерода 1,5 ПДК.

     Новодвинск: основными источниками загрязнения воздуха являются ОАО «Архангельский ЦБК».

     Уровень загрязнения воздуха высокий. Среднегодовая  концентрация бенз(а)пирена превышала  ПДК в 3,4 раза. Средняя за год концентрация формальдегидов в целом по городу составила 2,3 ПДК, максимальная разовая – 1,3 ПДК.

     При направлении ветра  со стороны  ОАО «Архангельский ЦБК» воздух города загрязнён серосодержащими соединениями. В течение года наблюдалось шесть случаев высокого загрязнения воздуха метилмеркаптаном (10 ПДК и более). Максимальная концентрация составила 18 ПДК.

     Максимальные  разовые концентрации диоксида азота  и сероводорода составили соответственно 4 и 7 ПДК.

     Коряжма: основными источниками загрязнения  воздуха являются ОАО «Котласский  ЦБК», вклад которого в выбросы  стационарных источников составляет 99%.

     Уровень загрязнения воздуха повышенный. Средняя за год  концентрация бенз(а)пирена равна 2,1 ПДК. Среднегодовая концентрация метилмеркаптана определена около 1 ПДК. Максимальная концентрация сероводорода 1,8 ПДК. Возрос уровень загрязнения воздуха диоксидом азота, уменьшилась концентрация метилмеркаптана[1].

      Таблица 1

     Основные  источники и уровни загрязнения  воздуха городов

       Архангельской области

     Продолжение табл. 1

     Поверхностные воды. Настоящим богатством являются водные ресурсы области. Степень  использования и состояние загрязнения речных и озёрных вод характеризуется объёмами водопотребления  и водоотведения [11].

     Целлюлозно  – бумажная промышленность является одной из самых водоёмких отраслей народного хозяйства, поэтому наиболее сильное воздействие оказывают на состояние поверхностных вод[1]. Лидирующее положение принадлежит целлюлозно – бумажным комбинатам, которые вовлекают в хозяйственный оборот почти 60% воды, потребляемой в области. Наибольшая доля среди гигантов приходится на Котласский ЦБК[2].

     Главный источник образования загрязнённых сточных вод в отрасли – производство целлюлозы. Существует два способа производства целлюлозы: сульфатный и сульфитный. Сульфитный способ технологически очень грязный, при его использовании образуется большое количество органики, которая сбрасывается в воду. Лигносульфонаты, входящие в состав отработанного «чёрного» щёлока, разрушаются в воде примерно 120 – 140 дней, то есть задолго до полного разрушения он вполне успевает доплыть по Двине от Котласа до Архангельска.

     Сейчас 60% сбросов – как раз от производства вискозной целлюлозы (ПВЦ). А производство самой вискозной целлюлозы составляет 25% от общего объёма производства Котласского ЦБК.

     В 2004 г. объём сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, уменьшился по сравнению с 2003 годом на 27,52 млн. м³ и составил 487,97 млн.м³. Уменьшился сброс взвешенных веществ, СПАВ, железа. В 2004 г. увеличилось загрязнение по общему фосфору, меди.

     В бассейне реки Северная Двина характерными загрязняющими веществами оставались: соединения железа, меди, цинка, органические вещества, лигносульфонаты. На отдельных участках к ним добавлялись фенолы и нефтепродукты.

     В верховье реки загрязняющие вещества поступают со сточными водами предприятий гг. Великий Устюг, Красавино, Котлас с водами притоков Сухона и Вычегда. Среднегодовое содержание соединений меди варьировалось в пределах 7 ПДК (г. Котлас) – 13 ПДК (г. Великий Устюг), железа 4 – 6 ПДК, цинка 2 – 3 ПДК, нефтепродуктов и лигносульфонатов менее 1 – 2 ПДК, трудноокисляемых органических веществ по ХПК 3 ПДК. Максимальные концентрации соединений меди – 21 ПДК – зарегистрированны у г. Великий Устюг и выше г. Красавино (здесь же определено наибольшее значение концентрации железа – 9 ПДК); цинка 6 ПДК – у г. Котлас; трудноокисляемых органических веществ по ХПК и нефтепродуктов 4 ПДК – у г. Великий Устюг и ниже г. Красавино.

     Основными источниками загрязнения устьевого  участка Северной Двины являются сточные воды предприятий целлюлозно – бумажной, деревообраба –тывающей промышленности. Наиболее распространёнными загрязняющими веществами, как и на всём протяжении реки, являлись соединения  железа, меди, цинка, трудноокисляемые органические вещества по ХПК, лигносульфонаты, в отдельных пунктах к ним добавлялись фенолы и метанол.

     На  участке от г. Новодвинска до г. Архангельска качество воды по большинству показателей существенно не изменилось по сравнению с предшествующим годом. Среднее за год содержание соединений железа находилось в прелелах 4 –5 ПДК, цинка, трудноокисляемых органических веществ по ХПК, лигносульфонатов и фенолов – 2 – 3 ПДК. Наибольшее значение концентрации железа 10 ПДК зарегистрировано выше г. Новодвинска, лигносульфонатов 98 ПДК, величины ХПК 15 ПДК и цинка 6 ПДК – у г. Архангельска.

     В нижнем течении р. Вычегда (гг. Коряжма, Сольвычегодск) загрязненность воды по большинству показателей существенно не изменилась. Среднегодовые концентрации соединений железа составили 7 – 8 ПДК, меди, цинка и органических веществ по ХПК — 2 – 3  ПДК, лигносульфонатов и органических веществ по БПК5 – 1 – 2 ПДК. Максимальные концентрации соединений железа 9 – 10  ПДК наблюдались в обоих пунктах, меди 11 ПДК — у г. Коряжма; цинка и лигносульфонатов 8 ПДК, величины ХПК – 4  ПДК – у г. Сольвычегодск. Здесь же, как и у г. Коряжма определенна наибольшая концентрация органических веществ по БПК 5 – 4 ПДК. Выше г. Коряжма зарегистрирована наибольшая повторяемость случаев превышения установленных нормативов по азоту аммонийному и нефтепродуктам[1].

     2. Материалы и методы исследования

     Объектом  исследования является Котласский целлюлозно – бумажный комбинат. Комбинат является многопрофильным предприятием, перерабатывающим лиственную и хвойную древесину на целлюлозные полуфабрикаты и товарную продукцию. Первые технологические линии  комбината были пущены в 1961 году.

     ОАО «Котласский ЦБК» расположен в Котласском районе Архангельской области на левом берегу реки Вычегды, вблизи г. Коряжма. Комбинат связан с российской транспортной сетью железнодорожными и автомобильными путями. Расстояние по железной дороге от г. Коряжма до ближайшего города Котласа – 32 км. Расстояние до впадения реки Вычегда в реку Северная Двина составляет 35 км. Карта Архангельской области с отмеченным на ней городом Коряжма представлена на рис. 1 (Приложение А).

     Промплощадка  предприятия имеет форму неправильного многоугольника. Поверхность площадки сравнительно ровная с уклоном к реке  Вычегда. Площадь, занимаемая предприятием, составляет 995,8 га, из них: 653,25 га занимает промплощадка предприятия, 342,55 га – станция  биологической очистки промстоков. Протяженность территории комбината с востока на запад составляет около 3,5 км, ширина 2 – 3 км.

       Радиус санитарно – защитной  зоны комбината составляет 2000 м.  Жилая застройка в ней отсутствует, территория покрыта кустарником и деревьями. К территории примыкают: 

• с восточной стороны – строительная база крупнопанельного производства;
• с юго – западной – Котласский химический завод.

     В зимние, весенние и осенние месяцы преобладают ветра южного направления. А в летний период – северо – западного, это связано с переменой воздушных масс (рис. 2). 

     Рис. 2 Роза ветров предприятия

     Город Коряжма расположен к северо –  востоку от ОАО «Котласский ЦБК». Население города составляет приблизительно 40 тысяч человек. Жилые строения города в основном представлены четырех и пятиэтажными благоустроенными домами. На территории города расположено два парковых массива. Город и территория комбината ограничены угодьями совхоза «Коряжемский» и лесами с трёх сторон, а с севера рекой Вычегдой.

     План – схема предприятия с нанесёнными на неё зданиями, сетями водных коммуникаций и очистных сооружений представлена рис. 3 (Приложение Б).

     ОАО «Котласский ЦБК» является одним из ведущих лесохимических предприятий России и Европы. Основными видами выпускаемой продукции являются:

• целлюлоза, в том числе сульфатная беленая из смеси лиственных пород древесины, сульфатная беленая из хвойных пород древесины и сульфитная вискозная целлюлоза;
• картон (в том числе для плоских слоев гофротары), бумага для гофрирования, картон универсальный;
• древесноволокнистые плиты;
• бумага (писчая, оберточная белая, этикеточная, обложечная и др.);
• бумажно – беловые изделия (бумага потребительская, для копировальных аппаратов, тетрадей и др.).