造纸行业工艺与污染物排放特征简介

文海翔，杨　凯，朱书平（湖南省环境监测中心站，湖南　长沙　410000）



造纸行业工艺与污染物排放特征简介

文海翔，杨凯，朱书平（湖南省环境监测中心站，湖南长沙410000）

我国经济高速增长背后，是粗放式经济发展带来的高资源消耗和环境污染。从北京的PM2.5到山东潍坊的地下水污染事件，环境污染已经真真切切地进入了公众的视野，有报告指出，造纸属于高污染、高消耗的行业，本文就此介绍造纸行业工艺、污染物排放特征及其治理措施，以期能够找到解决造纸业污染的的方法。

造纸；工艺；污染；排放特征

1　造纸行业发展情况简介

1.1世界造纸工业的发展特点

近年来，造纸企业立足在节能降耗、保护环境、提高产品质量、提高经济效益等方面，加大力度朝着高效率、高质量、高效益、低消耗、低排放的现代化大工业方向持续发展，呈现出企业规模化、技术集成化、产品多样化、功能化、生产清洁化、资源节约化、林纸一体化和产业全球化发展的突出特点。

1.2我国造纸工业面临的形式

我国造纸工业面临资源短缺和环保约束力增强两个形式，其应遵循科学发展和循环经济的原则，创新发展模式，提高发展质量，把“节水、节能、降耗、减污、增效”作为主攻目标。

1.3行业准入政策

造纸产业发展要实现规模经济，突出起始规模。新建、扩建制浆项目单条生产线起始规模要求达到：化学木浆年产30 万t、化学机械木浆年产10万t、化学竹浆年产10万t、非木浆年产5万t；新建、扩建造纸项目单条生产线起始规模要求达到：新闻纸年产30万t、文化用纸年产10万t、箱纸板和白纸板年产30万t、其他纸板项目年产10万t。薄页纸、特种纸及纸板项目以及现有生产线的改造不受规模准入条件限制。

2　造纸行业的基本工艺介绍

2.1制浆纸厂的基本组成

基本组成：由主体工程、辅助工程和公用工程及环保工程。

主体工程主要包括备料、化浆、浆板车间；

辅助工程主要有热电厂（站）、化学厂、芦苇堆场、及其他辅助工程如浆板库、综合仓库、成品库、化学品仓库、化验室、机修车间、生活区等；

公用工程主要包括给排水工程、供配电工程、空压站等；

环保工程主要碱回收车间、废水处理站、白水回用系统、废气净化工程、固体废物处置（灰场、渣场）以及噪声控制等。

2.2纸浆的分类

纸浆分类：按浆的原料来源可分为木浆、非木浆和废纸浆。

木浆：指以针叶木或阔叶木为原料，以化学的或机械的或两者兼有的方法所制得的纸浆。

非木浆：指以禾本科茎杆纤维类（稻草、麦草、芦苇、甘蔗渣、竹子等）、韧皮纤维类（麻类和棉干皮、桑皮、构皮等皮层纤维类）、叶部纤维类（龙须草、剑麻等）和种毛纤维类（棉纤维）为原料，以化学的或机械的或两者兼有的方法所制得的纸浆。

废纸浆：指以回收的废纸及废纸板为原料制得的纸浆。

2.3主要原辅材料及动力消耗

2.3.1造纸生产的原料

主要是纤维性原材料，包括木材类纤维（树皮、木屑、枝丫、木材、毛竹等），禾草类纤维（麦草、稻草、甘蔗渣、芦苇、秸秆等）、废物类纤维（废布头、棉花和各类废纸等）以及商品木浆。

2.3.2制浆过程用的化工原料及药品

在造纸生产过程中，根据制浆方法的不同，还要使用一些化工原料和药品，如硫化钠、烧碱、螯合剂、漂白剂等。

2.3.3造纸过程使用的化工原料及药品

填料、胶料等化工品、涂料松香、聚脂网。

2.3.4能耗和物耗

1t化学浆需供应7t左右蒸汽（折耗原煤1.5t）。再生浆需供应0.2～0.3t蒸汽（折原煤0.5t）。

一般生产1t草浆需要2.2t禾草，生产1t纸浆需要4t蔗渣，生产1t竹浆需要5t鲜竹，生产1t化学木浆需要2.5t木材，生产1t机械木浆需要2.6t木材，生产1t再生浆需1.2～1.4t废纸。

1t碱法化学浆需消耗烧碱300kg。

2.4生产工艺

2.4.1制浆工艺

（1）漂白化学苇浆

本车间以芦苇为原料。

蒸煮工段选用横管连续蒸煮器，湿法备料后的苇片，经过预汽蒸、高压蒸汽加热、冷喷放、洗涤、氧碱反应塔反应、封闭筛选、D0段漂白（二氧化氯）、洗涤、EO段预反应、EO段漂白（氧气）、D1段预反应、D1段漂白（二氧化氯），漂白反应完全后再经真空洗浆机洗涤后送贮浆塔。

（2）化木浆

本车间以原木为原料。

干法备料后的竹木片，经过高压蒸汽加热蒸煮、冷喷放、洗涤、筛选、C-E-H漂白（即第一段为氯化，第二段为碱处理，第三段为次氯酸盐漂白）。漂白反应完全后再经真空洗浆机洗涤后送贮浆塔。

（3）废纸浆

以废纸浆为原料制浆。

2.4.2漂白工艺

漂白工艺的主要种类：

（1）传统的C-E-H三段漂：即次氯酸盐漂白。

（2）无元素氯漂白（简称ECF漂白）：是指以二氧化氯替代元素氯作为漂白剂的漂白技术。

（3）全无氯漂白（简称TCF漂白）：是指整个漂白过程要采用任何含氯化物的漂白技术，漂白剂主要是过氧化氢及臭氧等。

3　污染物排放特点及其治理措施

3.1废水排放情况

3.1.1制浆蒸煮黑液

本工程制浆工艺采用化学制浆，产生的蒸煮黑液含有大量的化学原料（碱）及高浓度的耗氧物质COD、BOD等。该部分黑液进入碱回收系统进行处理。

碱法蒸煮废液称黑液，65%为有机物，主要是木素（40%）和碳水化合物的降解产物。黑液COD浓度5000～40000mg/L，COD产生量在1300kg/t浆，主要是纤维素、木质素、果胶、树脂等，还含大量残碱，BOD≥5万mg/L，pH值≥13，SS≥1500mg/ L。一般每生产1t化学浆，产生10～11m3稀黑液，浓缩后得到1.2～1.5t黑液固形物。

3.1.2制浆中段污水

本工程制浆中段污水来源于制浆工艺的洗、选、漂工段，主要含纤维悬浮的SS、有机耗氧物COD、BOD等。该部分污水进入污水处理站处理后外排。

污水处理工艺：目前采用三级处理。

图1　

3.1.3造纸废水

造纸过程的废水主要来自于打浆、纸机前筛选和抄造等工序。这部分废水常称为“白水”，目前主要有两种处理方式：

（1）浅层气浮处理后回用。

（2）多园盘过滤处理后回用。

造纸白水工艺多采用白水回收系统 （超效浅层气浮）处理，处理后的白水大部分回用于造纸及制浆生产系统，仅少量外排。

3.2污染治理技术

制浆造纸废水的特点是废水排放量大，COD、BOD高、色度严重，废水中纤维悬浮物多，而且含二价硫和带色，并有硫醇类恶臭气味。

3.2.1污染治理方法

基本处理方法包括物理法、物理化学法、生物法、生态法及联合法等。

物理法包括气浮法、沉淀法等。

物理化学法包括混凝法、化学氧化法、电化学法等。

生物法包括好氧法、厌氧法、酶处理法等。

生态法主要是指人工湿地处理技术。

造纸行业废水处理方法较多，各种方法都存在着不同程度的技术问题，因此，实际应用中采用单一技术难以达到理想的处理效果，只有通过联合法，才能做到经济性和实用性的统一。

3.2.2节约用水，降低单位产品（浆）基准排水量

节约用水，白水回收，一水多次重复使用；提高蒸煮黑液提取率，采用二氧化氯或氧碱法漂白，或过氧化氢漂白，以减少废水中氯化木素、氯酚等毒性物的排放，污冷凝水采用汽提法净化后回用。

3.3废气排放情况

废气源主要有碱回收炉及备料粉尘等。

表1　沅江某纸厂碱回收废气排放情况

3.4固体废弃物，噪声以及臭气排放情况

主要有备料车间的树皮、木屑、苇屑；制浆、浆板车间的浆渣；碱回收车间苛化工段的绿泥、白泥（回收）；污水厂污泥等。噪声源主要为浆厂、电厂、化工厂的工业噪声（六）特征污染物排放。

硫酸盐法制浆过程产生的气体排入大气形成独特的硫酸盐浆厂的气味。主要的臭气成分为H2S、甲硫醇、二甲硫醇和二甲二硫醚，统称为总还原硫（TRS），其量以H2S的相当量表示。

污染源主要有蒸煮系统、蒸发站、碱回收炉、石灰窑。

TRS物质的去除：TRS物质具有酸性、可燃性特点，因此它们可通过碱液洗涤、燃烧来处理。

3.5漂白废水中有机氯化物排放

纸浆漂白废水的特征：

（1）漂白废水中CODcr、BOD5负荷较大。主要是因为漂白废水中含有大量的溶解有机物，它们在水中消耗大量的氧，降低水中的溶解氧，危及鱼类及其他水生生物的生存。

（2）色度较高，尤其是E段废水。

（3）毒性强，漂白摩水中含有毒性很强的物质，主要为氯代有机物，它们对水生等均都有强毒性。

3.6二噁英

二噁英（拼音：èr è yīnɡ，英文：Dioxin）全称分别是多氯二苯并二噁英polychlorinated dibenzo-p-dioxin简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃polychlorinated dibenzofuran（简称PCDFs）。常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。

4　结语

从2011年7月1日起，现有、新建制浆造纸企业执行GB3544-2008表2标准。新的标准更严格，监测指标更科学（AOX和二噁英相当于废水一类污染物，在车间排放口监测），并增加了氨氮、总氮、总磷等指标。并且对污染物排放总量要求更严：单位产品（浆）基准排水量大幅降低，要求企业提高生产环节的废水回用率。将造纸厂的生产污染对于环境的影响降到了最低。

［1］傅金祥，刘聪慧，张荣新，等.一种造纸行业水污染治理工艺调控方法（CN103592845A）［P］.2014.

［2］姜熹.造纸厂的水气污染分析［D］.华南理工大学，2009.

［3］沈兰.造纸废水治理工艺的生命周期分析［D］.苏州科技学院，2010.

［4］张 波，霍太英.造纸行业结构性污染治理的启迪［J］.环境保护，2005 （9）：60～63.

朱书平（1972-），女，高级工程师，硕士，主要从事环境监测工作。

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2095-2066（2016）12-0003-02

2016-3-20

文海翔（1978-），男，工程师，硕士，主要从事环境监测工作。

杨 凯（1969-），男，工程师，本科，主要从事环境监测工作。