造纸业废水治理有了新技术


□文/董文茂

　
有关造纸业污染的新闻，也是近几年来媒体曝光的热点。以至于提到造纸，公众就很容易将其与环境污染联系起来。在一些地方，造纸企业也往往名列当地的重点污染源企业之中。刚刚结束的中国纸业循环经济论坛提出，发展循环经济，推行清洁生产工艺，是造纸业持续发展的必由之路。
现在，一种“废水不经处理，直接回用造纸”的“零排放”造纸术在南京被研发成功。由南京林业大学吴解生教授主持完成的这项全国首例废水短流程循环造纸技术——动态平衡短流程循环回用废水零排放技术，近日通过了国家以及江苏省有关部门的鉴定，这项技术成为解决制浆造纸清洁生产难题的突破之举。

废水循环回用是该新技术的核心
在江苏常熟市的一家包装材料厂造纸车间，一条生产线正在工作：先以各类废纸为原料进行制浆，然后进入“抄纸”工序。
吴解生解释说，“抄纸”就是将纸浆变成纸张的最重要环节。通常情况下，为保证机器正常运转，要使用大量的清水来冲洗抄纸的工具——成形网和毛毯。这些水，最后大多会成为废水排出，这也是传统造纸过程大量耗用清水并造成环境污染的主要原因。
经过吴解生主持的课题组的改造，这个生产线发生了质的变化。采用新技术时，“抄纸”过程中剩余的废水，被简单过滤后作为冲洗水，仅在毛毯的冲洗中添加少量清水。在这个过程中，水量也能通过控制，使其正好等于机器本身干燥部的蒸发量和制浆分离杂质中带出的水量，从而真正实现废水“零排放”。
这项技术的名称是“动态平衡短流程循环回收废水零排放”技术。吴解生告诉记者，在造纸产生的废水中，绝大多数物质都是细小纤维、填料、助剂等，在循环回用一段时间后，这些物质的浓度提高到某一个水平就会趋向于稳定，形成制浆造纸生产用水各种物质浓度的动态平衡。这样，就可以循环回用下去。
不过，在研究过程中，课题组发现，废水经过反复串联、回用，温度会有所提高，逐渐发生变质，从而影响纸品质量。为此，吴解生和他的同事尽可能缩短了造纸的工艺流程，使废水加速、充分地在短流程内循环回用，并在高温季节辅以加气充氧搅拌措施，从而保证了回用水的水质稳定。
记者了解到，江苏一些已经应用了这项技术的造纸企业，都将原来的工业废水排放口彻底封死了。
据吴解生介绍，这项废水零排放技术的研发受到了一项对造纸污泥处理的研究成果的启发。2001年底，吴解生所在的南京林业大学制浆造纸机械研究所，开始一项为造纸废水处理过程中产生的大量污泥寻找合理利用途径的研究。
在这项研究中，将水处理产生的污泥送回水力碎浆机，从而使其重新进入制浆造纸生产过程，试验获得了成功。
这一成果大大增强了课题组成员进一步研究探索的信心。课题组成员认为，既然污泥可以送回到纸机抄造系统并维持正常生产，那么从一开始根本就没有必要对回用的废水进行处理，产生出污泥后再来回用。这样的话，可以节省下废水处理装置的投资和运行费用，而将生产过程中产生的废水直接回用。

新技术突破了造纸业清洁生产的难题
目前，在一些外资企业和生产规模较大的企业中，制浆造纸清洁生产取得了较好的效果。在这些企业中，吨纸耗水量一般可控制在10吨左右，处理后的废水可达标排放，其排放的废水中污染物的含量甚至低于国家的排放标准。
不过，废水处理成本较高的问题使得大多数国内制浆造纸企业难以接受。记者了解到，这些企业所应用的技术一般每吨水都在2元左右，水处理装置的投资更是以亿元计。
成本问题制约了整个造纸行业清洁生产的成效。目前，国内大多数中、小企业目前仅仅采用絮凝沉淀和气浮两种简单处理方法，难以做到废水的达标排放。
此外，由于这种末端处理的方法大大增加了纸厂的设备投资和生产成本，又不能产生经济效益。因此，绝大多数企业对这种清洁生产方法缺乏积极性。为降低生产成本，企业对制浆造纸废水尽可能不加处理偷偷排放，或简化处理超标排放，以至于造成严重的环境污染。
吴解生说，国内在造纸白水封闭循环方面的研究方兴未艾，在某些生产包装用纸和生活用纸的工厂已实施了造纸废水的零排放。但还是存在水处理费用较高和回用水水质不稳定等问题。
“动态平衡短流程循环回收废水零排放”技术突破了目前广泛应用的传统制浆造纸工艺以水来适应系统的习惯生产模式。在这种传统的生产模式中，都是对制浆造纸废水采用各种方法进行处理，使水质符合制浆造纸用水要求后再送回各道工序利用或达标排放的。
而零排放技术则提出了以系统来适应水，即对废水不加处理，而是通过对制浆造纸系统进行调整和改造来适应废水直接分段短流程循环回用的新观念。
两者的区别在于，在传统制浆造纸清洁生产的习惯思维模式下，制浆造纸废水是企业的包袱和负担，为节约处理费用，企业对废水往往不加处理而直接排放。在以系统适应水的制浆造纸清洁生产新观念下，废水不再是企业的包袱和负担，而成为宝贵的资源。
这种新的制浆造纸废水零排放技术只需一次性投入少量的生产线设备调整改造费用，就能从源头上大幅度节约生产用水、防止生产过程排出废水污染环境，并提高纸机抄造系统的生产能力和各种原材料、化学助剂的利用率，大幅度降低生产成本。
这一点，已经在企业的应用过程中得到了体现。年产量为2万吨的江南某包装材料厂，实施动态平衡短流程循环回用零排放技术后，每年在提高纸机产量、节水、节能、节约原材料及污水处理费用等方面的直接经济效益超过600万元。
实施零排放技术后，还改善了产品的质量。由于提高了细小纤维在纸板中的留着率，增加了纸板的密实度，这就提高了纸板的紧度和耐破度，同时也改善了纸板的表面平滑度。由于白水的加速封闭循环回用，白水浓度较原生产工艺提高，增加了湿纸板成形时细小纤维的横向排列，提高了纸板的横向环压强度和横向耐折度。
产品质量的提高也促进了产品的销售，这也给企业带来了巨大的间接经济效益。

该新技术的推广受到业界关注
不过，新技术虽好，却并非适用于所有造纸企业。吴解生坦言，这项“零排放”新技术，在实际应用中有着严格的限定条件。
从原料选择而言，这项技术目前主要限制在废纸。此外，由于造纸废水不经处理反复串联和循环回用，会残留一些浓度较低的有害物质，比如，油墨、胶粘物等。在生产包装纸板时，这些残留物质不会影响品质，但不能用于生产高档纸。
在制浆造纸废水的封闭循环回用过程中，整个生产系统回用废水的温度会有所上升，使废水更易于因厌氧发酵而腐烂变质发黑发臭，为了防止系统水质恶化，对产品质量造成影响，在应用过程中，应将整个废纸制浆造纸生产过程按用水点划分成尽可能短的串联和循环环节。
同时，这项技术还要求对生产工艺和设备系统进行必要的调整改造，尽量消除生产用水容器（如池、槽、罐）的死角，减少各段废水的存量，使各段废水能快速、充分地循环回用，在夏季高温和较长时间停机的情况下，还可以用空压机向回用废水中加气充氧鼓泡搅拌，或用加气泵来泵送回用废水。
记者了解到，目前这项技术已在江苏省内的多家用废纸生产包装纸板的企业推广，并已通过江苏省科技厅组织的技术鉴定，申报了国家发明专利。还得到了中国造纸学会、江苏省造纸学会、江苏省环保厅和各级环保部门的重视。
江苏省环保厅认为，该项技术推广在江苏具有非常广阔的前景，对该省改造造纸企业，大幅削减造纸行业的排污总量，完成“十一五”排污总量削减任务具有十分重要的意义。日前，环保部门正跟踪该项技术，拟召开现场会在全省进行推广。
江苏省造纸学会理事长李忠正教授评价指出，此项技术是对制浆造纸清洁生产的一种观念更新和技术更新，该技术的推广应用将使制浆造纸工业基本实现清洁生产，有望彻底改变制浆造纸污染大户的整体行业形象。