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    造紙工業的清潔生產技術
     

    目前,我國造紙業正處于高速發展時期,2005年紙和紙板產量為5600萬t,同比增長13.13%。由于制漿造紙工業自身的特點,在生產過程中能耗較高,污染物排放量大。據統計,2004年造紙行業廢水排放量為31.8億t,占全國工業廢水排放量的16.1%,CoDcr排放量為148.9萬噸,占全國工業CODcr排放量的33%,SO2排放量為39.1萬噸,占總排放量的2.24%川。在這種情況下,如果單純依靠末端治理來控制污染,則基建投資大、運行費用高、經濟負擔過于沉重、企業無法承受,因此實施清潔生產成為保持造紙企業持續發展的有效途徑。

    第一、推行清潔生產的必要性

    清潔生產的定義是使用清潔的原材料,通過清潔的生產過程,生產出清潔的產品。推行清潔生產就是摒棄高消耗、高投入的資源型生產模式,用最少的環境代價獲取最大的環境需求和發展。清潔生產的意義在于避開了傳統、滯后的先污染后治理的污染控制模式,強調在生產中提高資源、能源轉換率,減少污染物的產生,降低對環境的不利影響。因此進行清潔生產既要了解有關環保法律法規的要求,又要熟悉行業本身的特點和生產、消費狀況。造紙企業應該從行業自身特點出發,在產品設計、原料選擇、工藝流程、工藝參數、生產設備、操作規程等方面分析生產過程中減少污染產生的可能性,尋找清潔生產的有效途徑,促進清潔生產的實施,實現造紙行業與環境的平持續協調發展。

    第二、造紙行業實施清潔生產的途徑

    1、備料階段的改進

    在備料階段要選用清潔的原材料和輔料,不合格的原料不準進車間。原料質量直接影響備料效率、制漿質量和生產成本。木材原料要檢查是否去皮,是否有朽木混雜在內;荻葦要去除葦葉、葦根及泥砂雜質;廢紙要清理,挑選符合一定等級標準的廢紙;草類原料可采用干濕法備料相結合去除雜質。如草類原料經過干濕法備料后,能除去80%以上的塵土、泥砂,蒸煮黑液中的SiO2較干法備料減少30%以上。由于原料中的雜質不僅會消耗蒸汽和化學藥品,還會影響產品質量,因此,嚴把原料質量關,對生產后續過程及排污水平至關重要。

    2、制漿技術的改進

    制漿污染占整個造紙過程污染負荷的80%以上,化學品消耗量最大,水耗和能耗亦很高,因而有最大的清潔生產潛力。

    (1)高得率制漿:高得率制漿可提高資源利用率,減少纖維和化學藥品的消耗,采用不產生有機氯化物的新漂劑,能使漂白廢水中的BOD,COD和AOX等含量比化學漿少得多,生產過程排放廢液的污染負荷輕,廢液的回收處理比較簡單。例如APMP的制漿得率一般都在85%左右,生產過程中僅有原料量15%的溶出物進入制漿廢水中,因此,相對于化學漿(得率為40%-50%)來說,其污染負荷要低得多。APMP漿中所含廢水80%一90%通過螺旋壓榨脫水機擠壓后可回用,污染負荷的排放量低于其發生量。且排放的廢水具有可生化性,采用厭氧-好氧生物處理最終可達標排放。同時高得率漿具有再制漿的優良性能,有利于廢紙的回收再利用。

    (2)深度脫木素技術:對紙漿進行深度脫木素和低/無污染漂白是制漿工業的趨勢。研究表明,漂前紙漿的卡伯值愈低則漂白廢水中可吸收有機物的含量愈低,污染也就愈小,因此要求盡量降低未漂漿的卡伯值,但傳統蒸煮方法不能滿足這一要求。20世紀80年代初發展起來的深度脫木素技術,是通過改變傳統的蒸煮工藝條件或在漂白前進行某些處理,來增加木素的脫處量而維持紙漿的質量不變。紙漿中的殘余木素含量降低,不僅能減少漂白化學藥品的消耗,而且降低漂白廢水的污染負荷。改良型連續蒸煮(MCC)及深度改良型連續蒸煮(EMCC)、低固形物蒸煮(LSC)、置換加熱蒸煮(RDH)及等溫蒸煮(ITC)、等深度脫木素形式能適應這一要求。這些新技術除了達到深度脫木素目的外,還將復雜的熱交換巧妙地溶入蒸煮過程,充分利用各項余熱。節約蒸煮用汽。例如,芬蘭En-soGutzeit紙廠進行MCC蒸煮的生產實驗,將針葉木硫酸鹽漿的卡伯值從30降到20。同樣卡伯值的紙漿,MCC工藝的私度比常規制漿方法的高100ml/g。要漂白到同樣的白度,MCC工藝比常規工藝少用有效氯10kg/t留t風干漿,最后排放的污染負荷則低于常規蒸煮。

    (3)生物制漿技術:生物制漿是直接利用微生物降解纖維原料中的木素,解離出纖維,使之成為紙漿。該過程具有環境友好性,可降低能耗和化學品用量,因此將生物技術作用于制漿造紙過程,有利于克服化學法所存在的缺點(高化學品消耗,高污染負荷),從而降低纖維原料用量和廢水污染負荷。研究發現,在機械磨漿前利用真菌處理木片,與傳統的木片磨木漿(RMP)法比較可節約25%一50%的電能;若在化學蒸煮前對麥草原料進行酶預處理,可以提高脫木素程度,降低紙漿卡伯值,減少篩渣率,降低化學蒸煮階段有效堿的消耗量;與常規化學制漿相比,在相同的打漿度下,定酶用量范圍內,酶法化學漿的白度和各項強度性能指標都有所上升。因此,生物技術用于制漿具有誘人的發展潛力,但要應用于實際生產,差距還很大,應加大投資,爭取早日將生物制漿技術投人產業化生產。

    3、漂白技術的改進

    無污染高中濃漂白技術主要是選用環境友好的漂白劑。傳統的紙漿漂白劑主要是氯氣或次氯酸鹽,產生的漂白廢水含有大量的具有“致癌、致畸、致突變”作用的有機氯化物,造成了嚴重的環境污染。改革傳統的氯漂技術,采用無元素氯漂白(ECF)和全無氯漂白(TCF)技術是今后漂白技術發展的方向。

    ECF漂白是采用CIO2代替全部元素氯的中濃漂白技術,采用ECF漂白后,紙漿漂白廢水中的AOX下降了93%,而且AOX的毒性近于消失。對麥草、蘆葦、蔗渣3種非木材紙漿進行了不同流程的ECF漂白,結果表明3種非木材紙漿的白度都可以達到80%。達到相同白度的條件下,ECF漂白的漿料黏度提高30%以上。

    TCF漂白是ECF漂白技術的進一步發展,用不含氯的物質如H202、O2、O3等作為漂劑在中高濃條件下對紙漿進行漂白。采用TCF漂白技術可從根本上消除有機氯化物的產生,改變漂白廢水對環境的污染,ECF漂白產生的廢水一仍具有一定的微生物毒性,而TCF漂白廢水則檢測不出毒性。TCF漂白廢水可以用作蒸煮后的洗漿用水和配蒸煮藥液的稀釋水,這樣既可節約制漿用水,同時又回收利用廢液中的堿基,獲取廢液中有機物的熱能,達到節能增效的作用。

    4、廢紙制漿

    采用廢紙制漿不僅可以緩解世界范圍內造紙原料日益短缺的矛盾,減輕對纖維原料、能源和水資源的消耗,且可減輕紙類廢棄物對環境的污染。同時廢紙制漿的污染負荷可極大地降低,廢紙制漿的污染負荷量為草漿和木漿的l/15,采用廢紙制漿可實現廢水的完全封閉循環,做到廢水的零排放或接近零排放。利用1t廢紙,相當于節約3m3木材、l.2t標準煤、600kw·h電和100m3水,所以世界各國都在提高廢紙的回收利用率,增加再生纖維的回收利用比例和再生能源的充分利用。

    5、中高濃技術的應用

    目前我國制漿造紙全過程基本在低漿濃(3%-4%)下進行,許多廠家,特別是小廠,清水經一次使用后即排放,噸紙用水量高達400一500m3。開發中高濃制漿技術,不僅可以減少用水量,降低輸送及其他生產過程的能耗,而且還可以提高紙漿質量,是造紙工業節能降耗的有效途徑。中高濃技術關鍵在于設備(如紙漿流態化設備、洗滌和輸送設備、混合設備、打漿設備等)的開發。中高濃技術的實施可以使造紙業的用水量減少50%以上既節約了水資源,又減少了廢水產生量,是清潔生產的一個重要環節。

    6、紙機抄造的改進

    抄紙前的配漿工段不產生明顯的污染物排放,可通過采用高效的造紙化學品和進行過程優化,對后續紙機工段的污染預防產生影響。廣東某紙廠在紙漿中添加陽離子助留劑,運行結果表明,白水CODcr下降35%,SS下降33%。浙江某紙廠在涂布白紙板生產中添加PK130作為助留助濾劑,纖維的單程留著率得到較大幅度的提高,使成紙印刷性能、物理性能和光學性能有了明顯改善;而且改善了白水循環系統,降低廢水處理負荷。生產實踐證明在漿料、蒸汽、線壓力等因素均不變的情況下,紙機車速可提高5%一10%。另外,添加助劑可降低紙的定量,節約消耗,減少單位產品的污染排放。紙機工段是全廠清水耗量最大的部位,約占總耗水量的60%,產生的廢水量也最大;同時紙機是耗能大戶(電及蒸汽),節能可顯著減少鍋爐的大氣污染和固體廢棄物。因此紙機工段的清潔生產主要在水的循環、纖維回收、節能及提高紙機生產率方面。

    清潔生產是一種節能降耗、從源頭控制污染物產生、注重經濟效益和環境、生態效益相結合的新的生產模式。每一項清潔生產技術都是為了合理利用資源,將原材料盡可能地轉化為有效產品。備料階段的改進可提高紙漿質量,減少化學藥品的消耗,有利于黑液回收;制漿技術和漂白技術的改進,在最大程度上減少制漿過程中對環境的污染;廢紙制漿技術則緩解了纖維原料短缺的矛盾,降低了生產成本;高中濃技術可降低能耗和噸紙的耗水量;在紙機抄造部采用高效的造紙助劑可提高纖維留著率,并且降低能耗和耗水量。由此可見,采用清潔生產技術的目的是為了把消耗和排廢降至最低點,使造紙工業有可能實現低污染甚至無污染生產。

    因此,在我國造紙企業中推行清潔生產,不僅能解決當前造紙工業面臨的資源匱乏、環境污染嚴重的難題,而且能提升企業和產品的公眾形象,實現企業的經濟效益。清潔生產將是我國造紙行業實現持續、快速、良性發展的重要途徑。

     
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