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摘掉排污大戶“帽子” 這項技術為造紙業正名

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-03-18  來源:科技日報  瀏覽次數:3426
核心提示: 針對不同工藝,研發突破10項關鍵技術及11項支撐技術,形成了5套科技創新集成技術,實現了制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制現在我可以自信地說,綠色造紙在我們這代人手中實現了!中國工程院院士、華南理工大學
        針對不同工藝,研發突破10項關鍵技術及11項支撐技術,形成了5套科技創新集成技術,實現了制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制——

“現在我可以自信地說,綠色造紙在我們這代人手中實現了!”中國工程院院士、華南理工大學教授陳克復高興地說。去年他與多位專家到技術成果應用企業山東太陽紙業股份有限公司考察時,大家驚喜地發現:廢水處理后的排水口水質清澈,蘆葦叢生,成為當地的一個著名景點,還有很多新人在此拍攝婚紗照。

針對造紙行業水污染的重大問題,近10年來,陳克復帶領團隊針對不同工藝,研發突破10項關鍵技術及11項支撐技術,形成了5套科技創新集成技術,實現了制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制,通過全行業共同努力,造紙行業摘掉了排污大戶的帽子,樹立起我國造紙的新形象。

國家連續4次發文整治造紙業

造紙是我國重要的基礎原材料產業,2011年產量近1億噸,居世界第一。但隨之而來的是水環境污染問題也日益突出,數據顯示,2011年造紙行業廢水排放總量達38.3億噸,約占工業廢水排放總量的1/5;化學需氧量(COD)排放總量達74.2萬噸,約占工業COD排放總量的1/4,被社會稱為“污染大戶”。

“當年國家連續4次發文,明確提出專項整治造紙這一重點排污行業,嚴控廢水和COD排放量。解決造紙行業水污染是迫在眉睫的重大科技難題。”陳克復回憶道。

陳克復1971年到天津輕工業學院任教并開始進修制漿造紙專業,師從我國造紙專家隆言泉教授。“隆老師常說,什么時候我們能把造紙污染、設備落后這兩大難題解決了,才算有真正的進步。”這句話他一直銘記在心。

1994年,我國發生了震驚中外的“淮河流域水污染事件”,造紙企業排放未經過處理的廢水是引發此事的重要原因。“排出來的水都是黑的。”聽到有人如此描述污染地的情況,他痛心不已,“我這輩子的首要目標,就是要想辦法解決造紙行業的污染問題”。

2011年,他帶領項目組聯合山東兩家大型造紙企業組建了產學研創新團隊。

“我們的科研理念就是盡可能讓資源全利用。”陳克復提出,“第一,研發的技術必須實現造紙行業全覆蓋;第二,改變造紙業傳統的廢水末端治理模式,提出清潔生產與末端治理相結合的水污染全過程控制新模式,把廢水量降到最低。最終的目標是讓造紙業水污染排放指標優于歐盟、美國等標準,水污染控制技術水平要達到國際領先。”


技術創下多個國際首次

“一項新技術的落地應用,是一個極其復雜的過程,會碰到很多不可預見的問題。”陳克復感嘆道。

針對COD濃度高、污染負荷重、常規處理方式難以達標的問題,團隊創新性地將機械蒸汽再壓縮蒸發技術應用于化學機械制漿廢水的預蒸發,再結合多效蒸發器進一步濃縮后送堿回收系統燃燒處理,實現水污染物的資源化利用。

化學法制漿中,如何實現纖維素、半纖維素、木素三大組分的連續分離,是一道國際難題。實驗室里可以用低酸分離半纖維素,但到了工廠,此方法不靈了,因為低酸分離會影響到后續的流程。正在團隊一籌莫展時,他們從廣東人的“煲湯”中得到啟發。

“比如蟲草在100攝氏度的高溫下,連續煮二三十分鐘,就能分離出其中的有益成分。能不能用這種方法分離半纖維素?”團隊嘗試用熱水煮木材,不斷嘗試之下,他們發現用170攝氏度高溫蒸煮木片,就能成功分離半纖維素。

可要在生產線上實現170攝氏度的高溫環境,這又產生了新挑戰。為此,團隊創新研發連續水解蒸煮技術、協同深度脫木素技術,在連續狀態下先后分離提取半纖維素、木素,最后剩下纖維素,成功實現纖維原料的全利用。這在國際上尚屬首次。

廢紙變成新紙最關鍵的脫墨處理流程,傳統使用的堿性脫墨技術是導致污染負荷嚴重的主要環節。團隊創新研發了近中性脫墨技術和造紙廢水梯級循環回用技術,實現廢紙制漿水重復利用率大于95%,造紙水重復利用率大于90%,節約了用水量,減少了廢水排放。

但如何在大型現代化廢紙制漿堿性系統中實現近中性脫墨?“這是我們研發這項技術時面臨的較大困難。”陳克復說,合作企業的廢紙制漿造紙生產線產量非常大,每天24小時不間斷運行。技術首先要在生產線上做生產實驗,由于實驗室研發情況跟實際生產有差距,需要不斷調整實驗方案。經不斷協同合作,最終實現了技術應用。

但技術問題接踵而來。到了終端的制漿造紙廢水排放階段,團隊發現,采用工廠現有的常規污泥脫水處理和設備,根本無法處理達到資源化利用的干度。“又不能外送填埋處理,那樣做容易出現污染轉移和二次污染。因此,這個問題不解決就無法實現污泥的資源化利用,嚴重影響該技術在生產企業的推廣應用。”經實地考察、技術交流,通過幾個月的艱苦奮戰,團隊研發出造紙深度處理污泥電滲透脫水處理技術,實現污泥由原來的30%干度提高到45%以上,解決了污泥脫水的難題,為該技術的應用鋪平了道路。

十年磨一劍。團隊研發突破了10項關鍵技術及11項支撐技術,形成5套科技創新集成技術,創造了多項國際首次。

廢水等排放量已低于多個重點行業

“采用我們技術的企業,不僅廢水處理成本降低了,單位產量廢水和COD排放指標也遠優于歐盟標準,清潔生產技術水平達到國際領先。”陳克復說,“特別是噸產品的COD排放量,通過多次第三方鑒定,我們已經實現了歐盟標準的1/10。”

如今,項目所研發的制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制技術,已全部入選生態環境部發布的《HJ 2302-2018 制漿造紙工業污染防治可行技術指南》,作為行業推薦的先進技術在全國范圍內推廣。相關技術已在山東太陽紙業股份有限公司、山東華泰紙業股份有限公司等10家大中型造紙企業的制漿造紙生產線上及末端廢水處理中應用,并推廣應用到廣東、廣西、河南、河北等地的制漿造紙企業。

數據顯示,在該項目的推動下,中國造紙行業廢水與COD排放總量比2011年下降38.2%和55%,廢水和COD排放量已低于多個重點行業,摘掉了污染大戶的帽子。

“大家以為造紙都必須砍樹,事實上完全不是。”陳克復忍不住為造紙行業“正名”。他說,“少用一張紙,少砍一棵樹”此類的公益廣告,初衷是好的,但對造紙行業的認知仍然存在誤區。實際上,我國造紙原料并不靠砍樹,其中65%的原料來源于回收的廢紙,25%源于進口或本土小部分桉樹木漿,10%源于甘蔗渣、竹子、蘆葦、麥草等其他廢纖維原料。

“當年的造紙業污染問題,現在看來基本解決了,但落后問題還沒有百分百解決。我和我的老師一樣,寄希望于我的團隊和學生,沒有做完的事情繼續做下去。”陳克復說,“我們的技術不設壁壘,歡迎和行業其他企業共享技術成果。只有通過全行業共同行動,造紙行業才能摘掉排污大戶的帽子,真正實現綠色發展。”

 
 
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