- •Глава 8. Биотехнологическая переработка промышленных отходов
- •8.1. Переработка отходов целлюлозного производства
- •Производства в воде водоемов и в атмосфере
- •8.1.1. Характеристика сульфитного щелока
- •8.1.2. Подготовка сульфитного щелока к биохимической переработке
- •8.1.3. Производство этилового спирта
- •8.1.4. Производство кормовых дрожжей
- •8.2. Переработка отходов молочной промышленности
- •8.2.1. Характеристика молочной сыворотки
- •И молочной сыворотке, 5
- •8.2.2. Основные направления использования молочной сыворотки
- •8.3. Переработка отходов спиртового и ацетонобутилового производства
- •8.3.1. Характеристика послеспиртовой и ацетонобутиловой барды
- •Технология кормовой белково-витаминной добавки
- •Технология кормового препарата витамина в12
- •8.4. Биотехнологическое использование отходов производства сахара и крахмала
- •8.4.1. Характеристика и использование отходов производства сахара из сахарной свеклы
- •8.4.2. Характеристика и использование отходов производства кукурузного крахмала
Глава 8. Биотехнологическая переработка промышленных отходов
8.1. Переработка отходов целлюлозного производства
Основу процесса производства целлюлозы составляет растворение и удаление лигнина (делигнификация) и получение из древесины волокон целлюлозы в наименее поврежденном виде с оптимальным выходом. Существует 2 способа варки целлюлозы: сульфатный и сульфитный.
1. Сульфатная варка целлюлозы. Заключается в обработке древесины варочным раствором (белым щелоком) при температуре 165–175оС и давлении 0,7–1,2 МПа. В белом щелоке содержатся преимущественно соединения натрия: гидроксид, сульфид, карбонат и сульфат, в небольшом количестве – другие соединения, например, тиосульфат.
Достоинством сульфатного способа является достаточно совершенная система регенерации химикатов. После варки образуется черный щелок в количестве 7–10 м3 на 1 т целлюлозы. Из него выделяют сульфатное мыло, которое перерабатывают с получением фитостерина, талового масла, талового лигнина и других продуктов. Черный щелок с массовой долей сухих веществ 1,5% и ниже сбрасывают на очистные сооружения.
В ходе сульфатной варки осуществляются сдувки летучих компонентов. Сдувочные конденсаты содержат неприятнопахнущие и токсичные метилсернистые соединения (метилмеркаптан, димелсульфид, диметилсульфоксид), сероводород, метанол, терпеновые углеводороды. По загрязнению воздушного и водного бассейнов сульфатно-целлюлозное производство занимает одно из первых мест. В табл. 18 приведены предельно допустимые концентрации основных компонентов сдувочных газов в воде и в атмосфере.
2. Сульфитная варка целлюлозы. В этом случае нецеллюлозные компоненты извлекаются из растительной ткани под действием водных растворов сернистой кислоты и ее солей. Варочный раствор в общем виде представляет собой смесь гидросульфита, свободной сернистой кислоты и молекулярно растворенного диоксида серы. Это сложная равновесная система:
2SO2 + 2H2O ↔ 2H2SO3 ↔ 2HSO3– + 2H+
+
Ca2+
↕
CaSO3↓ + H2SO3 ↔ Ca(HSO3)2
Диоксид серы не стабилен и легко окисляется кислородом как в газовой фазе, так и в водном растворе в серный ангидрид:
2SO2 + O2 = 2SO3.
В результате в варочном растворе неизбежно присутствует серная кислота, которая вызывает гидролиз целлюлозы. Катион гидросульфита выполняет роль нейтрализующего агента и получил название основания варочного раствора.
Таблица 18. Предельно-допустимые концентрации основных компонентов сдувочных газов сульфатно-целлюлозного
Производства в воде водоемов и в атмосфере
Компонент |
Значение ПДК |
|
в атмосфере населенных мест, мг/м3 |
в воде водоемов, мг/дм3 |
|
Сероводород |
0,008 |
– |
Метилмеркаптан |
9∙10–6 |
0,0002 |
Диметилсульфид |
0,07 |
0,01 |
Диметилсульфоксид |
0,7 |
0,04 |
Скипидар |
2,0 |
0,2 |
Метанол |
1,0 |
0,1 |