國家連續(xù)4次發(fā)文整治造紙業(yè) 廢水等排放量已低于多個重點行業(yè)

針對不同工藝，研發(fā)突破10項關鍵技術及11項支撐技術，形成了5套科技創(chuàng)新集成技術，實現(xiàn)了制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過程控制——

“現(xiàn)在我可以自信地說，綠色造紙在我們這代人手中實現(xiàn)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(yè)山東太陽紙業(yè)股份有限公司考察時，大家驚喜地發(fā)現(xiàn)：廢水處理后的排水口水質(zhì)清澈，蘆葦叢生，成為當?shù)氐囊粋€著名景點，還有很多新人在此拍攝婚紗照。

針對造紙行業(yè)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(fā)突破10項關鍵技術及11項支撐技術，形成了5套科技創(chuàng)新集成技術，實現(xiàn)了制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過程控制，通過全行業(yè)共同努力，造紙行業(yè)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(xù)4次發(fā)文整治造紙業(yè)

造紙是我國重要的基礎原材料產(chǎn)業(yè)，2011年產(chǎn)量近1億噸，居世界第一。但隨之而來的是水環(huán)境污染問題也日益突出，數(shù)據(jù)顯示，2011年造紙行業(yè)廢水排放總量達38.3億噸，約占工業(yè)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(yè)COD排放總量的1/4，被社會稱為“污染大戶”。

“當年國家連續(xù)4次發(fā)文，明確提出專項整治造紙這一重點排污行業(yè)，嚴控廢水和COD排放量。解決造紙行業(yè)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(yè)學院任教并開始進修制漿造紙專業(yè)，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(fā)生了震驚中外的“淮河流域水污染事件”，造紙企業(yè)排放未經(jīng)過處理的廢水是引發(fā)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(yè)的污染問題”。

2011年，他帶領項目組聯(lián)合山東兩家大型造紙企業(yè)組建了產(chǎn)學研創(chuàng)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(fā)的技術必須實現(xiàn)造紙行業(yè)全覆蓋;第二，改變造紙業(yè)傳統(tǒng)的廢水末端治理模式，提出清潔生產(chǎn)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(yè)水污染排放指標優(yōu)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(chuàng)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(guī)處理方式難以達標的問題，團隊創(chuàng)新性地將機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術應用于化學機械制漿廢水的預蒸發(fā)，再結合多效蒸發(fā)器進一步濃縮后送堿回收系統(tǒng)燃燒處理，實現(xiàn)水污染物的資源化利用。

化學法制漿中，如何實現(xiàn)纖維素、半纖維素、木素三大組分的連續(xù)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(xù)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(fā)。

“比如蟲草在100攝氏度的高溫下，連續(xù)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)線上實現(xiàn)170攝氏度的高溫環(huán)境，這又產(chǎn)生了新挑戰(zhàn)。為此，團隊創(chuàng)新研發(fā)連續(xù)水解蒸煮技術、協(xié)同深度脫木素技術，在連續(xù)狀態(tài)下先后分離提取半纖維素、木素，最后剩下纖維素，成功實現(xiàn)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(tǒng)使用的堿性脫墨技術是導致污染負荷嚴重的主要環(huán)節(jié)。團隊創(chuàng)新研發(fā)了近中性脫墨技術和造紙廢水梯級循環(huán)回用技術，實現(xiàn)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(jié)約了用水量，減少了廢水排放。

但如何在大型現(xiàn)代化廢紙制漿堿性系統(tǒng)中實現(xiàn)近中性脫墨?“這是我們研發(fā)這項技術時面臨的較大困難。”陳克復說，合作企業(yè)的廢紙制漿造紙生產(chǎn)線產(chǎn)量非常大，每天24小時不間斷運行。技術首先要在生產(chǎn)線上做生產(chǎn)實驗，由于實驗室研發(fā)情況跟實際生產(chǎn)有差距，需要不斷調(diào)整實驗方案。經(jīng)不斷協(xié)同合作，最終實現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，采用工廠現(xiàn)有的常規(guī)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(xiàn)污染轉(zhuǎn)移和二次污染。因此，這個問題不解決就無法實現(xiàn)污泥的資源化利用，嚴重影響該技術在生產(chǎn)企業(yè)的推廣應用。”經(jīng)實地考察、技術交流，通過幾個月的艱苦奮戰(zhàn)，團隊研發(fā)出造紙深度處理污泥電滲透脫水處理技術，實現(xiàn)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(fā)突破了10項關鍵技術及11項支撐技術，形成5套科技創(chuàng)新集成技術，創(chuàng)造了多項國際首次。

廢水等排放量已低于多個重點行業(yè)

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

如今，項目所研發(fā)的制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過程控制技術，已全部入選生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《HJ 2302-2018 制漿造紙工業(yè)污染防治可行技術指南》，作為行業(yè)推薦的先進技術在全國范圍內(nèi)推廣。相關技術已在山東太陽紙業(yè)股份有限公司、山東華泰紙業(yè)股份有限公司等10家大中型造紙企業(yè)的制漿造紙生產(chǎn)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(yè)。

數(shù)據(jù)顯示，在該項目的推動下，中國造紙行業(yè)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(yè)，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(yè)“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(yè)的認知仍然存在誤區(qū)。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(yè)污染問題，現(xiàn)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(xù)做下去。”陳克復說，“我們的技術不設壁壘，歡迎和行業(yè)其他企業(yè)共享技術成果。只有通過全行業(yè)共同行動，造紙行業(yè)才能摘掉排污大戶的帽子，真正實現(xiàn)綠色發(fā)展。”(葉青)