趙曉玉 白雁斌，2 王天嬌

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052;2. 新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境工程評估中心，烏魯木齊 830011)

1 新疆棉漿粕生產(chǎn)工藝概況

經(jīng)過對新疆全部14 家棉漿粕企業(yè)的全面調(diào)研，發(fā)現(xiàn)企業(yè)基本上采用下列工藝流程:備料→開棉→堿預(yù)浸漬→蒸煮→倒料→打漿→除渣→脫水濃縮→預(yù)酸→氯化→漂白→酸處理→洗滌→除渣→造粕。

2 棉漿粕生產(chǎn)工藝存在的問題

2.1 能耗、物耗高，產(chǎn)污水量巨大

棉漿粕企業(yè)常采用傳統(tǒng)的間歇式生產(chǎn)方式，漿料需要反復(fù)穿梭于各道漿池、儲(chǔ)罐保證各段生產(chǎn)的連續(xù)性，消耗大量電量。當(dāng)棉絨中雜質(zhì)含量超出除砂設(shè)備的生產(chǎn)能力時(shí)，增加了生產(chǎn)過程的水耗、電耗［1］。疆內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)常采用的重蒸輕漂的工藝技術(shù)，導(dǎo)致纖維素纖維聚合度在蒸煮工段大幅度降解，也使得蒸煮過程纖維素在高堿、高溫、高壓的條件制得的漿粕得率低、甲種纖維素含量不高、蒸氣消耗量大［2］。新疆作為水資源短缺嚴(yán)重的地區(qū)，如若盲目發(fā)展該產(chǎn)業(yè)，極易導(dǎo)致水質(zhì)性缺水，具有巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 間歇式生產(chǎn)工藝制得的漿粕質(zhì)量均一性差、參差不齊

傳統(tǒng)棉漿的生產(chǎn)是在蒸球、打漿機(jī)、漂白機(jī)等間歇式生產(chǎn)設(shè)備中完成，導(dǎo)致同一批漿料經(jīng)過打漿、漂白后內(nèi)在質(zhì)量也有了一定的差別。間歇式蒸煮更導(dǎo)致了批與批之間棉漿質(zhì)量的差異［1］，造成聚合度的分布分散性大，均一性差，影響制漿工藝粘度的控制和穩(wěn)定，最終影響原料的利用率，加大成本投入，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)和損失。

2.3 棉漿粕生產(chǎn)工藝落后，后期污染負(fù)荷大

新疆棉漿生產(chǎn)主要以傳統(tǒng)的高溫高堿蒸煮、次氯酸鹽漂白的落后工藝為主。該工藝存在如下主要問題［3］:一是污染非常嚴(yán)重、黑液有機(jī)物濃度大;二是制漿得率低、色澤深、降解嚴(yán)重，不易制得高白度高聚合度產(chǎn)品;三是污水治理成本很高。目前世界上成熟的徹底治理棉漿粕廢水的技術(shù)手段較少，新疆棉漿粕企業(yè)主要采用物化－生化等未端處理技術(shù)，廢水運(yùn)行成本很高，給企業(yè)帶來了沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，廢水難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2.4 污染物成分復(fù)雜、處理難度大

棉漿粕生產(chǎn)屬于污染較嚴(yán)重的行業(yè)，制漿過程中產(chǎn)生的主要污染物是蒸煮后的高濃度黑液，其次是洗漿、漂白、抄漿等過程產(chǎn)生的廢水［4］。新疆棉漿粕企業(yè)廢水監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 新疆棉漿粕企業(yè)廢水實(shí)測結(jié)果

從表1 可知，棉漿粕企業(yè)排出的黑液廢水比白液廢水的污染重，且黑液的COD、氨氮、色度等指標(biāo)大大超過廢水排放二級標(biāo)準(zhǔn)，給末端污水處理帶來很大壓力。棉漿粕廢水成分復(fù)雜、污染物含量高、濃度波動(dòng)幅度大、強(qiáng)堿性、色度高殘堿含量高，且有機(jī)及無機(jī)雜質(zhì)多，處理難度較大［5］。

2.5 資源回收率低

棉漿粕蒸煮過程產(chǎn)生的黑液中含大量堿，目前棉漿粕企業(yè)普遍不愿意采用堿回收技術(shù)。一方面棉漿粕黑液固形物低位發(fā)熱值過低，僅2368kcal/kg，黑液堿爐處理過程需另加輔助燃料(噸回收堿需200kg 重油)，大大提高堿回收成本。另一方面，內(nèi)地黑液蒸發(fā)濃縮后的產(chǎn)物有下游企業(yè)資源化加工利用，市場較好［6］，但新疆目前尚沒有該產(chǎn)品加工的企業(yè)。

3 棉漿粕堿性過氧化氫法雙螺桿擠壓連續(xù)制漿(BIVIS)清潔生產(chǎn)新工藝

BIVIS 生產(chǎn)工藝是目前世界最先進(jìn)的漂白棉漿生產(chǎn)設(shè)備和工藝，是以雙螺桿擠壓浸漬機(jī)為主要設(shè)備形成的新型化學(xué)機(jī)械漿(化機(jī)漿)制漿方法［7］。BIVIS 生產(chǎn)工藝使用新型化學(xué)機(jī)械漿(化機(jī)漿)制漿方法，是國家《造紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中重點(diǎn)鼓勵(lì)支持并大力推廣的先進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)。此工藝制漿漂白過程不需蒸汽，生產(chǎn)工藝原料利用率高、節(jié)能省水，產(chǎn)品的白度高、強(qiáng)度好、潔凈度高、纖維聚合度高，在《FZ/T 51001－2009 粘膠纖維用漿粕》標(biāo)準(zhǔn)中占有優(yōu)勢。

BIVIS 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)過程中白水采用水逆流循環(huán)回用系統(tǒng)，制漿、漂白一次完成，整個(gè)過程無黑液出現(xiàn)，排除的污水呈黃色，不含硫、氯，AOX 含量極低，有機(jī)物含量少，洗滌廢水污染負(fù)荷比較輕。從經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，BIVIS 生產(chǎn)工藝還具有設(shè)備操作簡單，占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。

4 傳統(tǒng)工藝與新工藝對比

由棉漿粕傳統(tǒng)工藝與BIVIS 工藝的清潔生產(chǎn)對比表2 可以看出，新工藝的原料消耗、耗水量、耗煤量比傳統(tǒng)工藝分別減少23.9%、62.7%、46.0% ，COD、BOD、SS、色度比傳統(tǒng)工藝至少降低65.9%、65.5%、60.0% 。由于新工藝使用雙螺桿擠壓浸漬機(jī)等先進(jìn)機(jī)械設(shè)備，生產(chǎn)線采用PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此新工藝的耗電量超過傳統(tǒng)工藝的2.2 倍，綜合新工藝節(jié)水、節(jié)能、減少污染所帶來的環(huán)境效益，超出的電量成本是可以被接受的。

5 結(jié)論與建議

新疆在今后棉漿粕可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中，BIVIS 生產(chǎn)工藝應(yīng)用前景廣闊，棉漿粕企業(yè)需要在生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合原料種類及產(chǎn)品品種，對其制漿工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同的優(yōu)化組合和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境利益和經(jīng)濟(jì)利益的良性循環(huán)。

表2 棉漿粕傳統(tǒng)工藝與BIVIS工藝清潔生產(chǎn)對比

［1］王秀娟，池杏薇. 國內(nèi)化纖棉漿粕的生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望［J］. 江蘇紡織，2008(4):17－20．

［2］魯玲，朱亦仁，等. FeSO4/H2O2/UV 體系處理化纖廠棉漿粕黑液的研究［J］工業(yè)安全與環(huán)保，2007，33(4):10－12．

［3］王立強(qiáng)，陰潤社，等. 漿粕的生產(chǎn)工藝與設(shè)備選擇［J］. 中華紙業(yè)，2011，32(14):72－74．

［4］張凱，張瓊娜，等. 堿回收技術(shù)在棉漿粕行業(yè)廢水治理中的應(yīng)用［J］. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011(2):30－32．

［5］孫瑞霞，蘇永祥，等. 化纖廠棉漿粕廢水中有機(jī)污染物的GC－MS 分析［J］．理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊)，2006(06):457－458．

［6］王永梅，張安軍，等. 用堿回收工藝處理棉漿粕黑液，《山東造紙學(xué)會(huì)第七屆會(huì)員代表大會(huì)暨山東造紙學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集》［C］:2012．

［7］于秀云，孫全軍，等. 雙螺桿制漿機(jī)在棉纖維連續(xù)制漿的應(yīng)用［J］，中華紙業(yè)，2008(16):62－64．