摘要中国制浆造纸业近年来在节水减排方面取得了一定的进展,但相对于国际水平还有很大的差距,而且远没达到造纸行业的取水定额指标。本文通过对我国制浆造纸业各个用水工段普遍使用的技术与国际先进技术进行了比较。结果表明，采用先进技术，不仅降低了取水压力与取水成本，而且减少了废水的排放量，更降低了排污成本，取得了显著的经济和环境双重效益。本文旨在为新建、改建和重组造纸工厂提供技术依据。

　　关键词制浆造纸，节水，减排，先进技术

　　引言 据造纸协会统计资料报道，目前我国造纸工业企业约3600家，年生产能力约7900万吨，纸及纸板年产量达5600万吨，年销售量达5930万吨，年生产量与年销售量已排在了世界第二位，成为世界造纸工业生产、消费和贸易的大国[1]。随着经济的发展，人们对纸品的需求量越来越大的同时，也给环境带来了很大的压力。据《中国环境年鉴》统计数据显示，2007年工业用水总量为1403.0亿万立方米，其中纸浆造纸业用水量为97.6亿立方米，紧排在火电、化工之后，居全国行业用水量第三位。2006年工业污水排放量为208.0亿吨，其中造纸业排放量高达37.4亿吨，占总污水排放量的17.98%，居工业污水排放量之首[2]。近几年来，中国纸浆造纸业在节水减排方面取得了一定的进展，其中形成规模生产的部分企业开始采用新技术、新设备和新工艺，努力把污染治理与节水节能紧密结合起来，治废利废，既解决了污染治理的问题，又减轻了供水的压力，缩小了与世界先进水平的差距。可我国的造纸厂绝大多数规模比较小，资金分散，技

　　术落后，相对于国际先进水平还有很大的差距(表1)[1,3],而且远没达到造纸产品取水定额指标(表2)[4]。而我国水资源紧缺，所以如何减少纸浆造纸业用水已成为相关研究人员的一大课题。

　　本文通过对我国制浆造纸业各个用水工段普遍使用的技术与国际先进技术进行了比较，为新建、改建和重组造纸工厂提供技术依据，达到节水减排的目的。 .

　　作者简介：马俊花(1987-)，女，硕士，研究方向为流域污染控制与管理，(电话)15210839128，(电子邮件)E-mail:527430799@qq.com

　　表1.国际先进水平与中国单位产品用水状况对比表(m3/t)

　　Table1. Water using level betweeninternational advance technology and Chinesetechnology 国际先进用水水平 中国平均水平 1970 1980 1990 2000 2007 制浆 120 80 30 20 100 造纸 80 50 20 10 60

　　表2. 造纸产品取水量定额指标(m3/t)

　　Table2. Water using criteria forpaper products 标准分级 A级 B级 漂白化学木浆 90 150 未漂化学木浆 60 110 漂白化学非木浆 130 210 脱墨废纸浆 30 45 未脱墨废纸浆 20 30 机械木浆 30 40 新闻纸印 20 50 生活用纸 30 50 印刷书写纸 35 60 包装用纸 25 50 白纸板 30 50 箱纸板 25 40 瓦楞原纸 25 40 制浆造纸业各工段不同技术比较 1.1 原料结构

据中国造纸协会调查资料，2007年全国纸浆生产总量为6769万吨，其中木浆1450万吨，非木浆1302万吨，废纸浆4017万吨。木浆、非木浆和废纸浆所的比例为22%、19%和59%(图1)。从下图中可以看出我国纸浆业以木浆和非木浆为原料制浆在总原料中所占的比例依然很大，而三者制浆的耗水量分别为60m3/t、110m3/t和11m3/t为(图2)。 备料洗涤技术 虽然干法剥皮耗水量要大大低于湿法剥皮,但其剥皮能力较湿法剥皮下降了50 %左右，因此,一般造纸厂还是选用湿法剥皮。我国大多数中小造纸厂仍使用直流洗涤，水用量为5～40 m3/t浆。湿法备料洗涤水中的污染物主要是一些重力沉降性能良好的树皮、泥沙、木屑、叶穗杂物和原料的水抽出物等。这部分洗涤水筛滤去除漂浮杂物及沉淀去除泥沙等物质之后即可循环使用,同时还可使用中段废水处理厂出水和纸机白水补充循环洗涤水,而不必使用清水,充分提高了水的回用率。采用洗涤水循环之后,可使湿法洗涤水用量降低至0.4～1.1m3/t，水的回用率可达78%～99%。 制浆技术 制浆方法主要有化学法、机械法以及化学机械法制浆三种。这三种制浆方法的用水量依次是机械法<化学机械法<化学法。我国基本都使用硫酸盐制浆，制浆得率为45%;新鲜水用量高达113m3/t浆;废水中SS为10kg/t浆;废水中BOD为30kg/t浆;基建投资指数为1。而国际先进的造纸业已成功使用化学热磨机械制浆技术，制浆得率为90%;新鲜水用量只有12m3/t浆;废水中SS为5kg/t浆;废水中BOD为40kg/t浆;基建投资指数为0.5。因此,改革现有的制浆工艺将产生较大的节水减排效益。 表3. 两种制浆技术比较

　　Table3. Two kinds of pulping technology 制浆得率(%) 新鲜水用量(m3/t)) 废水中SS(kg/t) 废水中BOD(kg/t) 基建指数 硫酸盐制浆 45 113 10 30 1 化学热磨

机械制浆 90 12 5 40 0.5 洗浆筛选 我国大多数造纸厂使用传统的开式筛选技术，其耗水量为80m3/t浆，排水量为70m3/t浆。如果洗涤系统也是开放的，则耗水量可高达200～300m3/t浆[5]。而国际现在使用的逆流洗浆-中浓筛选技术清水用量30m3/t浆，洗浆废水排出量为16m3/t浆[6]，用水量至少可减少50m3/ t浆。目前,国内已有成功应用的实例,如广西凤凰纸业木浆厂、四川永丰公司竹浆厂及山东华泰麦草浆厂。 漂白技术 在制浆造纸工厂,实行封闭循环,最大的障碍就是漂白废水的循环使用。我国中小纸浆造纸厂的漂白工艺中,由于元素氯的大量使用, 导致了排水中存在高浓度的含氯有机物,如二嗯英等。这些物质不但有很强的毒性，而且直接影响了废水的回用率。而国际先进技术现已发展了无元素氯漂白(ECF)和全无氯漂白(TCF)。由于水中有机氯含量大大降低, 工厂的水封闭循环就成为可能。表4说明了工厂采用ECF和TCF漂白后各工段的用水情况。

　　表4. ECF和TCF漂白时各工段的用水情况(m3/t)

　　Table4. Each stage water using by ECF and TCF bleaching ECF TCF 备料 4.1 1.5 蒸煮、洗涤 0.4 0.4 漂白 28.1 5.1 抄纸 2.6 0.2 蒸发和碱回收 2.4 2.1 苛化 1.4 1.5 其他 1.4 0.8 总计 40.4 11.6 生产过程 无论是从减少用水量、降低输送及其他生产过程能耗，还是提高纸浆质量考虑,制浆造纸厂都应尽可能从低浓(1%～6%)向中浓(8%～15%)操作转化,如连续蒸煮、扩散洗涤和漂白等应采用中浓操作。改用中浓技术，纸浆处理浓度从平均3%提高到平均10%,大幅度降低了用水量，可节水30m3/t浆。实践证明，中农操作的经历效应相当显著。表5为中浓漂白与低浓漂白经济指标的比较。 表5. 中浓漂白与低浓漂白经济指标的比较

　　Table5. The economic indicators ofmiddleand low-thick concentration bleaching 流程有关指标 中浓技术 传统低浓过程 占地面积(m2) 300 2000 建筑物容积(m3) 2600 40000 热能消耗(MJ/t浆) 500 1100 电能(kw.h/t浆) 40 120 废水量(m3/t浆) 15 30 注：表中数据根据瑞典原卡米尔公司所提供的做资料 1.7白水回用技术

　　该水水量虽然很大,但属于造纸行业污染较轻、较易于回收的水,回收的白水，可在本车间内代替新水使用。根据白水中固形物含量不同,分别回用于系统的不同部位,如纸机网部白水循环到流浆箱,用来稀释纸浆,真空箱脱水用作喷水管水等。据报道，如能做到纸机白水循环回用，工艺用水量可减少至少150 m3/t浆，吨纸水的排放量只有10～30m3。不仅节约了水资源，而且也降低了污染物的排放。目前国内大约40%左右的稀白水处理回用,而在国外达到80%[7]。

　　在白水处理回用技术中，多圆盘真空过滤是许多大型造纸厂的最佳选择，废水中SS的去除率为98.98%，废水被处理后可回用到其他生产工段，这样不仅减少了新鲜水用量，也减少了污水排放量。造纸新鲜水用量减少67.5%，水重复利用率为83.9%。

　　近几年来,在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短( < 5min) 、池体水深浅和处理效果好等优点。SS的去除率为98.7%，CODcr的去除率为84.9%，处理过的水回用后可使造纸新鲜水用量减少63.0%，水重复利用率为81.8%,基建投资额约为24万元[8]。

　　膜分离技术在制浆造纸废水处理中也开始使用，应用较多的是反渗透与超滤技术。此技术可使TOC的去除率达78%～96%，SS的去处率达100%，COD的去除率为88%～96%。膜分离技术的优点是处理效果好、能耗低、占地面积小、操作易管理，可实现废水零排放[9]。虽然膜分离技术处理水量的能力不大，但由于我国的造纸厂生产规模都比较小，所以用这种方法是可行的。我国东北某亚硫酸盐厂在1990年引进超滤装置，日处理378.5吨亚硫酸盐废液，与蒸发法比较，投资可节约70%，操作费用可节约60%[10]。

　　1.8 制浆废水回用

　　一般来说，制浆废水的共同特点是悬浮物等非溶解性污染物含量高，其废水中溶解性COD、BOD指标较低，较适合采用物理化学法处理。经过处理后的废水，不仅可以用于稀释纸浆，处理废纸或损纸，而且可以用作打浆用水、贮浆池用水、辅料制备用水，还可以用来代替清水用作调浆喷水管水及密封水等，这样可减少清水用量，减少废水的排放量。

　　废水处理方案一：筛网过滤+混凝反应+压力溶气气浮[11]。废水先经格栅去除漂浮的纸屑，然后流入集水井经泵提升至筛网，进行纤维回收。筛网过滤后的废水再进入调节池，进行均质均量的调节，调节后的废水再由泵提升到混凝反应池，并加入混凝剂进行混凝反应，以使一些细小的悬浮物、胶体物混凝成较大的颗粒，然后自流进入气浮澄清器(DAF)，再通过气浮使颗粒物质随气泡一道浮出水面，用收集器收集后的浮渣经压滤后，滤液返回处理，清液回用,工艺流程见图4 。

　　用此工艺SS去除率98.3%～94.8%，BOD5去除率96.8%～90.3%，CODcr去除率98.1%～94.7%，总投资约为80万元。

　　废水处理方案二：混凝沉淀+活性污泥法物理-生物二级处理工艺[6]。该工艺是物理-生物二级处理工艺，生物处理的工作原理是采用活性污泥法，其工艺流程参见图5。

此工艺处理效果为SS去除率85%～95%，BOD5去除率 75%～85%，CODcr去除率88～92%，总投资约为60万元。

节水减排量估算 根据以上对我国现在大部分造纸厂生产技术与国际先进成熟技术的比较，若改用新技术，其节水量与减排量如表5所示。

　　表6. 节水工艺节水减排量

　　Table6. Water-saving and wastewater-reducing using water-saving technology 节水工艺 节水量

　　(m3/t浆) 减少取水额(元/顿浆)1.2元/顿水 费水排放量减少(m3/t浆) 减少排污费(元/顿浆)1.6元/顿水 废纸浆 100 120 100 160 备料水循环 40 48 40 64 封闭洗涤-中浓筛选 50 60 54 96 化学热磨机械制浆 100 120 100 160 中浓技术 30 36 30 48 制浆废水回用 60 72 40 64 白水回用(膜分离技术) 150 180 120 192 制浆造纸工业节水减排思路 3.1 优化原料结构

　　以非木材为原料制浆，其实只用了其中的三分之一原料，大量的化学药品、木质素、松脂在蒸煮后随造纸黑液一起外排，不但浪费了原料，而且带来很大的污染。一般有碱回收装置的制浆企业，环保投资要占总投资的近三分之一，制1吨浆要排放近10吨黑液，黑液中COD浓度近100000mg/L，BOD浓度20000～30000 mg/L，而且后续的洗浆中段水量大，污染物浓度高，处理费用也高。

　　废纸制浆不仅减少生产过程水用量，而且废水排放量也相对较小，成份简单，易于处理，是一项符合国家政策、顺应时代发展的工程，其本身就是一种废物利用的清洁生产工艺。我国各制浆造纸业应加大废纸的回收，提高废纸在原料结构中的比例，从而减少新水用量，降低废水的排放量。

　　3.2应用节水工艺及技术

　　改善现有的技术，采用国际成熟的先进节水技术设备和方法。(1)在封闭筛选、多段漂白、打浆工序中尽量采用中浓技术;(2)国产漂白系统目前还以常规三段漂(CEH)为主，应向无氯漂或基本无氯漂方向发展;(3)积极采用膜处理技术，提高白水的回用率;(4)加快化学制浆向化学机械制浆过程的发展;(5)应用高效的制浆废水处理工艺，争取做到废水处理后能重复使用等。

　　3.3 制浆造纸行业兼并联合

　　我国的制浆厂和造纸厂大多都是独立的，而且年产量不到10万吨。企业规模小、不集中、资金的不足严重限制了企业技术水平。因此，为了提高白水的回用率，制浆厂和造纸厂应联合生产，实现浆纸一体化的格局。另外，年产低于5万吨以草为原料化学制浆的企业可以合并，集中资金，扩大规模，研发和引进先进的生产工艺、技术和设备，从而达到降低造纸耗水量与减少废水排放量的目的。 结语 综上所述，通过对我国制浆造纸业各个用水工段普遍使用的技术与国际先进技术进行比较，可以看出中国制浆造纸业具有巨大的节水减排空间。各制浆造纸厂可根据自己所处的地理位置、厂的规模和经济状况等有利条件选择适合自身的生产工艺和废水处理设施，以减少新鲜水的用量，提高水的利用率，降低取水成本，取得显著的经济效益。同时减少了废水排放量，降低了废水排放费用，减少了外部水体的污染，收到显著的社会效益和环境效益。

　　【参考文献】

　　[1] 中国造纸协会.中国造纸年鉴2009[M].中国轻工业出版社.2008(25)

　　[2] 中国造纸协会.中国造纸年鉴2008[M].中国轻工业出版社.2008(40)

　　[3] 杨懋暹.国际节水技术的新发展[J].技术进步,2005,26(1).

　　[4] GB/T18916.5-2002.造纸产品取水定额.

　　[5]胡健,吴海珍,等.造纸行业的清洁生产技术与措施分析.环境保 护,2001(1).

　　[6] 吴福骞.谈造纸工业循环经济(五)减量化制浆新技术.中华纸业2005,26(11).

　　[7] 唐国民, 何北海.我国造纸白水回用的现状及对策探讨[J].广西轻工业，2003(6)

　　[8] 环境科学研究所.环境评价报告书2007—-造纸项目环评

　　[9] Water online .White Water Treatment for Pulp and Paper Mills.

　　[10] 张瑞霞，陈夫山，胡惠仁等.国内外制浆造纸废水处理研究进展以及纸浆造纸工业节水技术[J].上海造纸，2007，38(3).

　　[11] 武书彬.造纸工业水污染控制与治理技术[M].化学工业出版社,2001.