李波

摘要：造紙產業(yè)是與國民經濟和社會事業(yè)發(fā)展關系密切的重要基礎原材料產業(yè)，其生產是以木材加工剩余物、竹子、農業(yè)秸稈等原生植物纖維和廢紙等再生纖維為原料，通過化學、機械等方法生產紙漿，再以紙漿為原料生產紙和紙板。制漿造紙生產流程長，水作為纖維和化學品的載體，貫穿整個工藝過程。本文主要探討制漿造紙行業(yè)水污染全過程控制技術。

關鍵詞：制漿造紙;水污染;全過程控制

前言

造紙工業(yè)是國民經濟的一個重要組成部分，是世界六大工業(yè)污染源之一，我國造紙廢水排放量在工業(yè)廢水中居第二位。造紙廢水含有木素、殘堿、硫化物、氯化物等污染物，其特點是排放水量大，COD高，造紙廢水中的纖維類懸浮物多，而且有硫醇類惡臭氣味。造紙行業(yè)廢水排放量大，污染程度僅次于化工行業(yè)。據國家環(huán)保部數據，近年來，我國的紙和紙板生產量、消費量都穩(wěn)居世界第一。造紙業(yè)產值占國民生產總值1.49%，卻貢獻了工業(yè)廢水26%的COD（化學需氧量）排放。造紙綜合廢水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水，所含污染物成份十分復雜，一般通過物化+生化法使其中的污染物質得以降解，出水雖能基本達到排放標準，但是不能達到生產回用要求。隨著造紙廢水封閉循環(huán)程度的提高和循環(huán)次數的不斷增加，廢水中污染物質會逐步積累，積累到一定程度便會產生許多不利影響。為了緩解制漿造紙廠的用水壓力并減少廢水排放，所采取的重要途徑之一是先將制漿中段廢水經過深度處理，然后根據情況進行回用。下面就水污染全過程控制技術的實施進行分析。

1化學法制漿水污染全過程控制技術

化學法制漿的水污染產生環(huán)節(jié)主要包括備料、蒸煮、洗滌、篩選凈化和漂白，其中漂白廢水量最大，達30～50m3/t漿，這部分廢水CODCr濃度為2000～4000mg/L，且含有較高濃度的AOX，直接送廢水處理站;其次是蒸煮提取產生的黑液，一般在8～10m3/t漿，CODCr濃度高達100000～150000mg/L，這部分廢水送堿回收系統(tǒng)進行資源化處理;再次是篩選廢水，采用封閉篩選產生的廢水多在6～8m3/t漿，其廢水多呈堿性且COD濃度不高，一般都是逆流回用，并送堿回收系統(tǒng)處理;最后是備料洗滌水，通常洗滌木片廢水產生量2～3m3/t漿，其廢水泥沙含量較高，且含有少量有機溶出物，這部分廢水直接送廢水處理站。顯而易見，化學法制漿源頭減排的關鍵在于黑液的高效分離和漂白廢水的減量。黑液在纖維中有3種存在形式：一是游離水，約占70%;二是吸附水，約占20%;還有一部分是結合水，約占10%。紙漿保水值越高，吸附水和結合水就越難脫出，黑液提取率就低，被帶入漂白段的木素等污染物含量就高。麥草漿等非木材纖維紙漿濾水性差，常規(guī)真空洗漿機主要依靠水腿產生真空，只能脫出游離水和部分吸附水，其黑液提取率一般只有85%左右，導致較多的黑液進入漂白段，增加漂白難度和漂白廢水污染;對于木漿，因濾水性好，黑液提取率較易達到90%～95%，但要實現(xiàn)99%的提取率，難度也很大。眾所周知，黑液提取率越高，紙漿越干凈，對后續(xù)漂白越有利，因此要減排，必須盡可能多地脫出結合水。結合水用傳統(tǒng)的“稀釋-擴散-抽濾”方式很難脫出，且效率太低，只有采用外力進行“壓濾”強制置換，因此可以在原洗漿機的基礎上，增設或替換改成擠壓洗漿設備，如單螺旋擠漿機、雙輥擠漿機，對提取進行單元強化。通過近20年的國產化應用推廣，中濃氧脫木素技術及中濃漂白技術已在行業(yè)內普遍采用，漂白廢水量從傳統(tǒng)CEH漂白的100～150m3/t漿降至目前的30～50m3/t，為造紙行業(yè)減排發(fā)揮了重要作用。但相對其他生產工序，漂白廢水排放量最大，在制漿廢水中占比最高，所以仍是減排的關鍵。針對漂白廢水的進一步削減難題，一是進一步提高漂白濃度，從現(xiàn)有的10%提高到15%;二是將氧脫木素和蒸煮作為一個整體，進行協(xié)同深度脫木素，在保持紙漿質量的同時，獲得更低硬度的未漂白漿。對于前者，漂白濃度提高后，紙漿流體化更為困難，且對操控要求極高，因而不僅要解決更高濃度下紙漿的流體化問題，而且還要對中濃輸送系統(tǒng)的控制進行優(yōu)化，降低操作難度，保證生產順利進行。對于后者，除了要改進蒸煮過程實現(xiàn)擴展脫木素，對于氧脫木素也可以采用加入過氧化氫、單塔改雙塔等強化措施，此外，有條件的企業(yè)還可以增加臭氧漂白。通過這些措施，不僅可以進一步提高紙漿的可漂性，降低二氧化氯用量，減少廢水毒性;而且漂白廢水的可回用性增加，廢水量可削減至20m3/t漿，廢水CODCr濃度也可降到1000mg/L，極大地降低了末端治理難度和水處理成本。

2化學機械法制漿水污染全過程控制技術

化學機械法制漿的水污染產生環(huán)節(jié)主要包括備料、擠壓撕裂、漂白、篩選凈化，至于濃縮產生的廢水，因這部分水基本上全部回用不排放，所以不予考慮。在這些排污點中，漂白產生的壓榨洗滌廢水量最大，約10～15m3/t漿，廢水中細小纖維等SS含量較高，CODCr濃度約10000mg/L;其次是篩選凈化產生的尾渣水，約有6～8m3/t漿，這部分水含有粗纖維、泥沙等雜質，SS含量很高;再次是備料洗滌水，一般為2～3m3/t漿;最后是擠壓撕裂機產生的廢水，約有1m3/t漿，其廢水中粗纖維含量高。這些廢水常規(guī)處理方式都是直接排到廢水處理站，廢水量達20～30m3/t漿，雖然與化學法制漿相比，化學機械法制漿廢水量和污染負荷大幅降低，但由于各工序廢水特性差異不大，并不能像化學法制漿那樣把高污染的黑液單獨分離出來送堿回收系統(tǒng)，所以其廢水COD濃度反而比化學法制漿中段廢水高好幾倍，直接水處理無法達到現(xiàn)行排放標準要求，因此必須創(chuàng)新廢水處理方法。采用蒸發(fā)燃燒處理是解決化學機械法制漿廢水污染的有效方式，但需要解決蒸發(fā)能耗問題，以及蒸發(fā)過程產生的結垢問題。降低蒸發(fā)能耗有兩個方面，一是降低送蒸發(fā)廢水量，二是采用高效的蒸發(fā)器;在降低廢水量方面，重點是進行水循環(huán)網絡優(yōu)化，通過工藝改進和循環(huán)水深度凈化處理，提高回用率，送蒸發(fā)水量可降至10m3/t以下;在蒸發(fā)方面，采用新型高效低耗機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（MVR）進行低濃蒸發(fā)，再結合多效蒸發(fā)可以顯著降低蒸發(fā)費用。蒸發(fā)處理需要解決的另一個關鍵問題是蒸發(fā)結垢，由于化學機械法制漿SS含量特別高，極易結垢，因此需要對MVR蒸發(fā)器進行特殊設計或適應性改造。工程實踐證明，采用這種水污染全過程控制方式，可以實現(xiàn)廢水的資源化利用，綠色環(huán)保。

3廢紙制漿與造紙過程水污染全過程控制技術

廢紙制漿過程主要是一個纖維分離凈化過程，因廢紙的種類、來源、處理工藝、脫墨方法及廢紙?zhí)幚磉^程的技術裝備情況的不同，排放的廢水特性差異很大，其中脫墨制漿過程廢水量和廢水污染最大，因此本文以脫墨制漿為例進行說明。廢紙（脫墨）制漿與造紙生產過程水污染物產生的主要環(huán)節(jié)有碎漿-前浮選工序（包括碎漿、除渣、粗篩、前浮選、濃縮）、漂白-后浮選工序（包括漂白、后浮選、濃縮）、抄紙工序（包括網部、壓榨部）。其中，碎漿-前浮選工序產生的廢水量最大，排放量約為20m3/t漿，CODCr濃度達4000～6000mg/L，且廢水中細小纖維、膠黏物含量高;其次是抄紙白水，紙機產生的多余白水平均為13m3/t漿，這部分水一般經處理后全部回用到制漿車間;再次是漂白-后浮選工序，一般在8m3/t漿。因此，從生產全過程來看，廢紙（脫墨）制漿與造紙源頭減排的關鍵在于降低浮選脫墨廢水量、提高水循環(huán)利用率。減少廢水量首選措施就是提高處理濃度，比如高濃碎漿，不僅節(jié)水、節(jié)省化學品，而且高濃度可以增加纖維與纖維的相互摩擦，有助于油墨從纖維上脫落，同時避免非纖維雜質被碎解成細小顆粒，進而減少廢水中膠黏物的濃度。第二個方法就是介質替代，堿性脫墨是最常用的脫墨方法[14]，但在堿性條件下，不僅環(huán)境污染大，而且膠黏物容易被碎解成難以去除的微細物質，導致廢水陰離子垃圾累積，影響循環(huán)回用;采用近中性脫墨技術，則可以克服上述弊端，通過優(yōu)化多組分中性脫墨劑配方和碎漿-浮選工藝，可以減少微細膠黏物產生，降低廢水量和COD產生量，而且綜合成本也比堿性脫墨的低。此外，還需要強化廢水梯級循環(huán)回用，通過集成應用陰離子垃圾捕捉劑和改性助留劑，多圓盤白水過濾與三級微氣浮技術，解決循環(huán)水中膠黏物的累積產生的不利影響，既提高了水重復利用率，同時還可以回收大量的細小纖維。通過以上措施，可以將廢紙（脫墨）制漿與造紙的外排廢水量降至10m3/t漿紙以下，CODCr濃度降至2500mg/L以下，后續(xù)末端治理的壓力大為降低。

結束語

我國制漿造紙工業(yè)已進入成熟發(fā)展期，水污染防治也由粗放型濃度控制向總量控制、質量控制轉變，很難再從單個單元或依靠單一技術實現(xiàn)深度減排。當前造紙行業(yè)競爭激烈，普遍存在利潤空間小、成本過高的現(xiàn)實，實施水污染防治更需要全局策略，充分考慮技術的先進適用性、經濟可靠性、治理效果長效性，結合企業(yè)實際，因地制宜，綜合采用不同技術，并進行組合與集成，實施污染全過程控制，最終實現(xiàn)環(huán)境保護和經濟發(fā)展雙贏。

參考文獻：

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