摘掉排污大户“帽子” 这项技术为造纸业正名

来源：科技日报编辑：admin 时间：2020-03-18

导读：针对不同工艺，研发突破10项关键技术及11项支撑技术，形成了5套科技创新集成技术，实现了制浆造纸清洁生产与水污染全过程控制——“现在我可以自信地说，绿色造纸在我们这代人手中实现了� 敝泄こ淘涸菏俊⒒侠砉ご笱Ы淌诔驴烁锤咝说厮怠Ｈツ晁攵�

针对不同工艺，研发突破10项关键技术及11项支撑技术，形成了5套科技创新集成技术，实现了制浆造纸清洁生产与水污染全过程控制——

“现在我可以自信地说，绿色造纸在我们这代人手中实现了！”中国工程院院士、华南理工大学教授陈克复高兴地说。去年他与多位专家到技术成果应用企业山东太阳纸业股份有限公司考察时，大家惊喜地发现：废水处理后的排水口水质清澈，芦苇丛生，成为当地的一个著名景点，还有很多新人在此拍摄婚纱照。

针对造纸行业水污染的重大问题，近10年来，陈克复带领团队针对不同工艺，研发突破10项关键技术及11项支撑技术，形成了5套科技创新集成技术，实现了制浆造纸清洁生产与水污染全过程控制，通过全行业共同努力，造纸行业摘掉了排污大户的帽子，树立起我国造纸的新形象。

国家连续4次发文整治造纸业

造纸是我国重要的基础原材料产业，2011年产量近1亿吨，居世界第一。但随之而来的是水环境污染问题也日益突出，数据显示，2011年造纸行业废水排放总量达38.3亿吨，约占工业废水排放总量的1/5；化学需氧量（COD）排放总量达74.2万吨，约占工业COD排放总量的1/4，被社会称为“污染大户”。

“当年国家连续4次发文，明确提出专项整治造纸这一重点排污行业，严控废水和COD排放量。解决造纸行业水污染是迫在眉睫的重大科技难题。”陈克复回忆道。

陈克复1971年到天津轻工业学院任教并开始进修制浆造纸专业，师从我国造纸专家隆言泉教授。“隆老师常说，什么时候我们能把造纸污染、设备落后这两大难题解决了，才算有真正的进步。”这句话他一直铭记在心。

1994年，我国发生了震惊中外的“淮河流域水污染事件”，造纸企业排放未经过处理的废水是引发此事的重要原因。“排出来的水都是黑的。”听到有人如此描述污染地的情况，他痛心不已，“我这辈子的首要目标，就是要想办法解决造纸行业的污染问题”。

2011年，他带领项目组联合山东两家大型造纸企业组建了产学研创新团队。

“我们的科研理念就是尽可能让资源全利用。”陈克复提出，“第一，研发的技术必须实现造纸行业全覆盖；第二，改变造纸业传统的废水末端治理模式，提出清洁生产与末端治理相结合的水污染全过程控制新模式，把废水量降到最低。最终的目标是让造纸业水污染排放指标优于欧盟、美国等标准，水污染控制技术水平要达到国际领先。”

技术创下多个国际首次

“一项新技术的落地应用，是一个极其复杂的过程，会碰到很多不可预见的问题。”陈克复感叹道。

针对COD浓度高、污染负荷重、常规处理方式难以达标的问题，团队创新性地将机械蒸汽再压缩蒸发技术应用于化学机械制浆废水的预蒸发，再结合多效蒸发器进一步浓缩后送碱回收系统燃烧处理，实现水污染物的资源化利用。

化学法制浆中，如何实现纤维素、半纤维素、木素三大组分的连续分离，是一道国际难题。实验室里可以用低酸分离半纤维素，但到了工厂，此方法不灵了，因为低酸分离会影响到后续的流程。正在团队一筹莫展时，他们从广东人的“煲汤”中得到启发。

“比如虫草在100摄氏度的高温下，连续煮二三十分钟，就能分离出其中的有益成分。能不能用这种方法分离半纤维素？”团队尝试用热水煮木材，不断尝试之下，他们发现用170摄氏度高温蒸煮木片，就能成功分离半纤维素。

可要在生产线上实现170摄氏度的高温环境，这又产生了新挑战。为此，团队创新研发连续水解蒸煮技术、协同深度脱木素技术，在连续状态下先后分离提取半纤维素、木素，最后剩下纤维素，成功实现纤维原料的全利用。这在国际上尚属首次。

废纸变成新纸最关键的脱墨处理流程，传统使用的碱性脱墨技术是导致污染负荷严重的主要环节。团队创新研发了近中性脱墨技术和造纸废水梯级循环回用技术，实现废纸制浆水重复利用率大于95%，造纸水重复利用率大于90%，节约了用水量，减少了废水排放。

但如何在大型现代化废纸制浆碱性系统中实现近中性脱墨？“这是我们研发这项技术时面临的较大困难。”陈克复说，合作企业的废纸制浆造纸生产线产量非常大，每天24小时不间断运行。技术首先要在生产线上做生产实验，由于实验室研发情况跟实际生产有差距，需要不断调整实验方案。经不断协同合作，最终实现了技术应用。

但技术问题接踵而来。到了终端的制浆造纸废水排放阶段，团队发现，采用工厂现有的常规污泥脱水处理和设备，根本无法处理达到资源化利用的干度。“又不能外送填埋处理，那样做容易出现污染转移和二次污染。因此，这个问题不解决就无法实现污泥的资源化利用，严重影响该技术在生产企业的推广应用。”经实地考察、技术交流，通过几个月的艰苦奋战，团队研发出造纸深度处理污泥电渗透脱水处理技术，实现污泥由原来的30%干度提高到45%以上，解决了污泥脱水的难题，为该技术的应用铺平了道路。

十年磨一剑。团队研发突破了10项关键技术及11项支撑技术，形成5套科技创新集成技术，创造了多项国际首次。

废水等排放量已低于多个重点行业

“采用我们技术的企业，不仅废水处理成本降低了，单位产量废水和COD排放指标也远优于欧盟标准，清洁生产技术水平达到国际领先。”陈克复说，“特别是吨产品的COD排放量，通过多次第三方鉴定，我们已经实现了欧盟标准的1/10。”

如今，项目所研发的制浆造纸清洁生产与水污染全过程控制技术，已全部入选生态环境部发布的《HJ 2302-2018 制浆造纸工业污染防治可行技术指南》，作为行业推荐的先进技术在全国范围内推广。相关技术已在山东太阳纸业股份有限公司、山东华泰纸业股份有限公司等10家大中型造纸企业的制浆造纸生产线上及末端废水处理中应用，并推广应用到广东、广西、河南、河北等地的制浆造纸企业。

数据显示，在该项目的推动下，中国造纸行业废水与COD排放总量比2011年下降38.2%和55%，废水和COD排放量已低于多个重点行业，摘掉了污染大户的帽子。

“大家以为造纸都必须砍树，事实上完全不是。”陈克复忍不住为造纸行业“正名”。他说，“少用一张纸，少砍一棵树”此类的公益广告，初衷是好的，但对造纸行业的认知仍然存在误区。实际上，我国造纸原料并不靠砍树，其中65%的原料来源于回收的废纸，25%源于进口或本土小部分桉树木浆，10%源于甘蔗渣、竹子、芦苇、麦草等其他废纤维原料。

“当年的造纸业污染问题，现在看来基本解决了，但落后问题还没有百分百解决。我和我的老师一样，寄希望于我的团队和学生，没有做完的事情继续做下去。”陈克复说，“我们的技术不设壁垒，欢迎和行业其他企业共享技术成果。只有通过全行业共同行动，造纸行业才能摘掉排污大户的帽子，真正实现绿色发展。”

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