造纸工业的清洁生产技术

目前，我国造纸工业正处于快速发展时期，2005年纸及纸板产量为5600万吨，同比增长13.13%。由于制浆造纸工业本身的特点，生产过程中能耗高、污染物排放量大。据统计，2004年造纸行业废水排放量为31.8亿吨，占全国工业废水排放量的16.1%，CODcr排放量为148.9万吨，占全国工业CODcr排放量的33%，SO2排放量为39.1万吨，占总排放量的2.24%。在这种情况下，如果单纯依靠末端治理来治理污染，基建投资大，运行费用高，经济负担过重，企业难以承受。因此推行清洁生产已成为保持造纸企业可持续发展的有效途径。

一、推行清洁生产的必要性

清洁生产的定义是采用清洁的原料，通过清洁的生产过程，生产出清洁的产品。实施清洁生产，就是要摒弃高消耗、高投入的资源型生产模式，以最小的环境成本获取最大的环境需求和发展。清洁生产的意义在于避免先污染后治理的传统、落后的污染控制模式，强调生产中资源、能源转化率的提高，减少污染物的产生，减少对环境的不利影响。因此，开展清洁生产，既要了解相关环保法律法规的要求，又要熟悉行业本身的特点和生产、消费状况。造纸企业要从行业本身的特点出发，从产品设计、原料选择、工艺流程、工艺参数、生产设备、操作规程等方面，分析生产过程中减少污染的可能性，寻找清洁生产的有效途径，推动清洁生产的实施，实现造纸行业与环境的可持续协调发展。

二、造纸行业实施清洁生产的途径

1. 材料准备阶段的改进

在准备阶段，应选择干净的原料和辅助材料，不合格的原料不准进入车间。原料的质量直接影响准备效率、制浆质量和生产成本。木材原料应检查是否去皮，有无腐木混入；芦苇应清除芦叶、芦根及泥沙杂质；废纸要清洗、挑选，达到一定的等级标准；草类原料的准备可采用干湿法相结合的方法，以除去杂质。例如草类原料经干湿法准备后，可除去80%以上的灰尘和泥土，蒸煮黑液中的SiO2比干法减少30%以上。由于原料中的杂质不仅会消耗蒸汽和化学品，还会影响产品质量，因此，严格控制原料质量对后续生产工序和污水排放水平至关重要。

2.制浆工艺的改进

制浆污染占整个造纸过程污染负荷的80%以上，是化学品消耗量最大的环节，水耗和能耗也较高，清洁生产潜力最大。

（1）高得率制浆：高得率制浆可提高资源利用率，减少纤维和化学品消耗，采用不产生有机氯化物的新型漂白剂，可使漂白废水中的BOD、COD、AOX含量比化学浆低得多。生产过程中排放的废水污染负荷轻，废水回收处理比较简单。例如APMP的制浆得率一般在85%左右，生产过程中仅有15%的原料溶解液进入制浆废水。因此，与化学浆（得率40%-

50%左右，其污染负荷较低，APMP浆所含废水经螺旋压榨脱水机压榨后80%-90%可回用，污染负荷排放量低于其产生量。而且排出的废水具有可生物降解性，经厌氧-好氧生物处理最终可达到排放标准。同时高得率浆具有优良的再制浆性能，有利于废纸的回收再利用。

（2）深度脱木素技术：纸浆的深度脱木素和低污染/无污染漂白是制浆工业的发展趋势。研究表明，纸浆在漂白前的卡伯值越低，漂白废水中可吸附有机物含量越低，污染越少。因此要求尽可能降低未漂纸浆的卡伯值，而传统的蒸煮方法不能满足这一要求。20世纪80年代初发展起来的深度脱木素技术就是通过改变传统蒸煮工艺条件或在漂白前进行一定的处理，在保持纸浆质量的前提下，提高木质素的脱除量。纸浆中残留木质素含量的降低，不仅可以减少漂白化学品的消耗，而且可以减少漂白废水的污染负荷。改进的连续蒸煮（MCC）和深度改进的连续蒸煮（EMCC）、低固体蒸煮（LSC）、置换加热蒸煮（RDH）和等温蒸煮（ITC）等深度脱木素形式都可以满足这一要求。这些新技术除了达到深度脱木素的目的外，还巧妙地将复杂的热交换融入蒸煮过程，充分利用各种余热，节省蒸煮用蒸汽。例如芬兰En-Paper Mill进行了MCC蒸煮的生产试验，将针叶木硫酸盐浆的卡伯值由30降至20。同样卡伯值的纸浆，MCC工艺比常规制浆方法白度高100ml/g。漂白到同样的白度，MCC工艺比常规工艺少用有效氯10kg/t，省去t风干纸浆，最终排放的污染负荷低于常规蒸煮。

（3）生物制浆技术：生物制浆是直接利用微生物降解纤维原料中的木质素，使纤维解离，制成纸浆。该过程环境友好，可减少能耗和化学品使用量。因此，将生物技术应用于制浆造纸过程，有利于克服化学方法的缺点（化学品消耗高、污染负荷大），从而减少纤维原料使用量和废水污染负荷。研究发现，在机械制浆前用真菌处理木片，比传统的木材磨浆（RMP）法可节电25%～50%；如果在化学蒸煮前用酶预处理麦草原料，可提高脱木素程度，降低纸浆卡伯值，减少筛分率，减少化学蒸煮阶段有效碱的消耗；与常规化学制浆相比，在相同的打浆度和一定的酶用量范围内，酶化学浆的白度和各项强度性能均优于常规化学制浆。

因此，生物制浆技术有着诱人的发展潜力，但距离实际生产应用还有很大差距，应加大投入，力争生物制浆技术尽快投入工业化生产。

3.漂白工艺的改进

无污染高中浓漂白技术主要采用环保型漂白剂。传统纸浆漂白剂以氯或次氯酸盐为主，产生的漂白废水中含有大量具有“致癌、致畸、致突变”作用的有机氯化物，造成严重的环境污染。改革传统氯漂白技术，采用元素无氯漂白（ECF）和全无氯漂白（TCF）技术是漂白技术未来的发展方向。

ECF漂白是一种用CIO2替代所有元素氯的中浓漂白技术。经过ECF漂白后，纸浆漂白废水中的AOX减少了93％，AOX的毒性几乎消失。对麦草、芦苇、甘蔗渣三种非木浆采用不同的工艺进行ECF漂白，结果表明，三种非木浆的白度均可达到80％。在达到同样白度的条件下，ECF漂白浆的黏度提高了30％以上

TCF漂白是ECF漂白技术的进一步发展，它采用H202、O2、O3等不含氯的物质作为漂白剂，在中、高浓度条件下对纸浆进行漂白。采用TCF漂白技术可以从根本上杜绝有机氯化物的生成，改变漂白废水对环境的污染。ECF漂白产生的废水仍有一定的微生物毒性，而TCF漂白废水检测不到毒性。TCF漂白废水可以作为蒸煮后洗浆用水和蒸煮液稀释水，这样既可以节约制浆用水，又可以回收废液中的碱，获得废液中有机物的热能，达到节能增效的效果。

4.废纸制浆

利用废纸制浆，不仅能缓解世界范围内造纸原料日益短缺的矛盾，减少纤维原料、能源和水资源的消耗，而且能减少造纸废弃物对环境的污染，同时可大大降低废纸制浆的污染负荷，废纸制浆的污染负荷是草浆、木浆的1/15。利用废纸制浆可实现废水的完全闭路循环，达到废水零排放或近零排放。利用1吨废纸相当于节省3m3木材、1.2吨标准煤、600kw·h电、100m3水。因此，世界各国都在提高废纸的回收利用率，增加再生纤维的循环利用比例，充分利用可再生能源。

5.中高浓缩技术应用

目前，我国制浆造纸全过程基本在低浆浓度（3%-4%）下进行，许多工厂特别是小厂一次使用后即排放清水，吨纸耗水量高达400-500m3。发展中高浓制浆技术，不但可以减少用水量，降低运输等生产环节的能耗，而且可以提高纸浆质量，是造纸行业节能降耗的有效途径。中高浓技术的关键在于设备（如纸浆流化设备、洗涤输送设备、搅拌设备等）

中高浓技术的实施，可使造纸行业用水量减少50%以上，不仅节约了水资源，而且减少了废水的产生量，是清洁生产的重要内容。

6.造纸机制造的改进

造纸前的制浆工段不产生明显的污染物排放，通过采用高效的造纸化学品、优化工艺流程，可以影响后续纸机工段的污染防治。广东某纸厂在纸浆中添加阳离子助留剂，运行结果表明，白水CODcr下降35%，SS下降33%。浙江某纸厂在涂布白板纸生产中添加PK130作为助留助滤剂，纤维单程留着率大大提高，纸张的印刷性能、物理性能、光学性能明显改善；并改进了白水循环系统，降低了废水处理负荷。生产实践证明，在纸浆、蒸汽、线压等因素不变的情况下，纸机车速可提高5%～10%。另外，添加助剂可以减少纸张定量，节约消耗，减少单位产品的污染排放量。纸机工段是全厂清洁水用量最大的部分，约占总用水量的60%，产生的废水量也是最大的；同时纸机又是能耗大户（电、蒸汽），节能可以明显减少锅炉的大气污染和固体废弃物。因此纸机工段清洁生产主要围绕水循环、纤维回收、节能降耗、提高纸机产能等几个方面进行。

清洁生产是一种节能降耗、从源头控制污染物产生、注重经济效益与环境生态效益相结合的新型生产模式。每一项清洁生产技术都以合理利用资源、尽可能将原料转化为有效产品为目标。准备阶段的改进可以提高纸浆质量、减少化学品消耗、利于黑液回收；制浆漂白技术的改进可以最大限度地减少制浆过程中的环境污染；废纸制浆技术可以减缓废纸的排放过程。

解决了纤维原料短缺的矛盾，降低了生产成本；高中浓技术可以降低吨纸能耗、水耗；在纸机抄纸工段采用高效造纸助剂，可以提高纤维留着率，降低能耗、水耗。可见采用清洁生产技术的目的就是把消耗、浪费降到最低点，使造纸行业实现低污染甚至无污染生产。

因此在我国造纸企业推行清洁生产，不仅可以解决当前造纸行业面临的资源匮乏、环境污染严重等问题，而且可以提升企业和产品的公众形象，实现经济效益，清洁生产将是我国造纸行业实现持续快速健康发展的重要途径。

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