淺析造紙行業(yè)的清潔生產(chǎn)工藝及節(jié)能減排

沙 茜，柯文彪

（武漢市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，武漢 430015）

淺析造紙行業(yè)的清潔生產(chǎn)工藝及節(jié)能減排

沙 茜，柯文彪

（武漢市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，武漢 430015）

簡(jiǎn)述了我國(guó)造紙業(yè)現(xiàn)狀及面臨的環(huán)境壓力，介紹了我國(guó)清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)造紙業(yè)“消耗高、污染大、效率低”的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際造紙行業(yè)案例，提出了相應(yīng)的清潔生產(chǎn)工藝和方案，以及關(guān)于大力發(fā)展造紙業(yè)清潔生產(chǎn)、促進(jìn)節(jié)能減排的建議。

造紙業(yè);清潔生產(chǎn);節(jié)能減排;工藝;建議

造紙業(yè)是我國(guó)輕工行業(yè)中重要的行業(yè)之一，同時(shí)也是消耗大、污染嚴(yán)重的行業(yè)之一。國(guó)家“十二五”規(guī)劃關(guān)于節(jié)能減排的規(guī)定中，明確主要污染物排放總量要減少8%～10%，單位GDP能耗下降16%[1]。作為全球第一造紙大國(guó)，我國(guó)造紙業(yè)普遍存在的特點(diǎn)是“消耗高、污染大、效率低”[2]，造紙對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。清潔生產(chǎn)是以主動(dòng)預(yù)防式的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品和服務(wù)中，采用清潔的原材料和能源，使用無(wú)廢或少?gòu)U的工藝，最后生產(chǎn)出清潔的產(chǎn)品。因此清潔生產(chǎn)[3]對(duì)造紙業(yè)的節(jié)能減排能起到積極促進(jìn)作用。

1 我國(guó)造紙業(yè)環(huán)?，F(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)造紙大國(guó)，但還不是一個(gè)造紙強(qiáng)國(guó)，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距明顯，粗放型的增長(zhǎng)方式未根本改變，“消耗高、污染大、效率低”的現(xiàn)象普遍存在。傳統(tǒng)造紙主要原料是草漿，主要污染物是高濃度廢水。其廢水中包含懸浮物（纖維和纖維細(xì)料）、易降解的有機(jī)物（半纖維素、甲醇、甲酸、乙酸、糖類等）、難降解的有機(jī)物（大分子碳水化合物、木質(zhì)素）、毒性物質(zhì)、酸堿毒物（堿法制漿pH為9～10、酸法制漿pH為1.2～2.0）。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)（見(jiàn)下圖）可知，我國(guó)造紙工業(yè)COD排放總量在2001年以后連年控制在160萬(wàn)噸以下， 隨著紙和紙板總產(chǎn)量持續(xù)增加，單位產(chǎn)品COD排放量連年下降。2007年噸紙COD排放量為21kg，僅為2001年的1/3[4]?？梢?jiàn)，我國(guó)造紙工業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)取得了巨大成績(jī)。但是，目前造紙業(yè)排放的COD總量排在國(guó)家十大工業(yè)之首，占總量約30%，可見(jiàn)，造紙工業(yè)環(huán)保工作依然任重而道遠(yuǎn)。

我國(guó)造紙行業(yè)COD排放情況

目前，我國(guó)造紙?jiān)牧辖^大多數(shù)是樹(shù)木，但我國(guó)森林資源嚴(yán)重不足，森林人均蓄積量?jī)H為世界人均水平的12.6%。近年來(lái)，我國(guó)非木材纖維和再生纖維用量約占近78%，木材纖維比例僅占22%，是一個(gè)非木材纖維和再生纖維造紙大國(guó)[5]。而世界造紙工業(yè)非木材纖維比例僅占7%，木材纖維比例占93%。2008年我國(guó)年產(chǎn)紙和紙板7980萬(wàn)t，若全部采用木材造紙，年需木材約3.6億m3。目前漂白木漿幾乎100%依賴進(jìn)口，2008年我國(guó)進(jìn)口木漿、紙和紙制品、廢紙共耗資166億美元，居國(guó)家主要進(jìn)口商品用匯的前列，并呈逐年上升趨勢(shì)，可見(jiàn)目前造紙業(yè)對(duì)我國(guó)森林資源消耗非常大，造紙業(yè)節(jié)能減排刻不容緩。

2 我國(guó)清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1993年，我國(guó)政府開(kāi)始逐步推行清潔生產(chǎn)工作，并啟動(dòng)了一系列推進(jìn)清潔生產(chǎn)的項(xiàng)目。目前，全國(guó)絕大多數(shù)省、自治區(qū)、直轄市都先后開(kāi)展了清潔生產(chǎn)的培訓(xùn)和試點(diǎn)工作，通過(guò)實(shí)施清潔生產(chǎn)，普遍取得了良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。根據(jù)對(duì)開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，推行清潔生產(chǎn)以后，企業(yè)廢水排放量平均削減40%～60%，COD排放量平均削減率約達(dá)40%，工業(yè)粉塵回收率達(dá)95%左右。這些數(shù)據(jù)表明，實(shí)施清潔生產(chǎn)，從源頭治理污染，不但可以降低末端處理污染設(shè)施建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)，而且可以有效控制污染物的排放，同時(shí)節(jié)約資源、減少污染、降低成本，提高了企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

近年來(lái)，清潔生產(chǎn)工作已得到政府的重視。1）在立法方面，把推行清潔生產(chǎn)納入到有關(guān)的法律和規(guī)劃中。國(guó)家頒布和修訂的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》、《中華人民共和國(guó)水污染防治法》、《中華人民共和國(guó)固體廢物污染防治法》和《淮河流域水污染防治暫行條例》等，都將實(shí)施清潔生產(chǎn)作為重要內(nèi)容，明確提出了通過(guò)實(shí)施清潔生產(chǎn)，防治工業(yè)污染[6]。2002年頒布的《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》更表明了全國(guó)的清潔生產(chǎn)工作已走上法制化的軌道。2）在組織和機(jī)構(gòu)建設(shè)方面，從國(guó)家到地方的各級(jí)政府，特別是經(jīng)濟(jì)貿(mào)易部門(mén)和環(huán)保部門(mén)都明確要有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)清潔生產(chǎn)相關(guān)的工作，并成立了行業(yè)和地方的清潔生產(chǎn)中心，清潔生產(chǎn)的中介機(jī)構(gòu)也大量出現(xiàn)。3）在宣傳培訓(xùn)方面，充分利用宣傳工具，采取多種方式開(kāi)展宣傳和培訓(xùn)，以提高公眾和企業(yè)以及有關(guān)部門(mén)對(duì)清潔生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)。截至2011年底，全國(guó)共組織了近600個(gè)不同類型的清潔生產(chǎn)培訓(xùn)班， 約有1.8萬(wàn)人接受了培訓(xùn)。清潔生產(chǎn)的理念正逐步深入人心。

3 在造紙業(yè)中可實(shí)施的清潔生產(chǎn)工藝改造

目前針對(duì)造紙業(yè)污染嚴(yán)重、資源消耗量大的形勢(shì)，采用清潔生產(chǎn)工藝對(duì)造紙全過(guò)程進(jìn)行有效改進(jìn)，從而促進(jìn)造紙業(yè)的節(jié)能減排。本文結(jié)合具體案例介紹幾種技術(shù)成熟、節(jié)能減排效果明顯的清潔生產(chǎn)工藝和方案。

3.1 采用膜分離技術(shù)處理造紙污水

膜分離是通過(guò)膜對(duì)混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學(xué)位差，為推動(dòng)力對(duì)雙組分或多組分混合的氣體或液體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。造紙廢水的成分復(fù)雜，既有固體懸浮物又有小分子化合物，非常適合膜分離。世界發(fā)達(dá)國(guó)家近幾年來(lái)已將膜分離技術(shù)，如超濾（UF）、反滲透（RO）和電滲析（ED）等應(yīng)用于造紙工業(yè)廢水的處理，技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟。某造紙廠的白水處理系統(tǒng)上了一套超濾系統(tǒng)（其生產(chǎn)能力為40m/h，膜面積462m2，透膜壓力100～400kN/m，膜能耗1.5～2kW·h/m），經(jīng)過(guò)超濾后，有20%的出水可以回用，并且懸浮物去除率高達(dá)95%，減輕了后期處理污水的壓力[7]。其具體節(jié)能減排效果見(jiàn)表1。

表1 超濾處理結(jié)果

目前，我國(guó)山東、江蘇有幾家大型造紙企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用的工程表明，膜分離具有良好的去除懸浮物、COD、鹽分的效果，為后期處理減輕了負(fù)擔(dān)。膜分離技術(shù)處理污水不僅降低了COD，減少了污水排放，而且分離后的水能回用，節(jié)約了水資源，體現(xiàn)出良好的節(jié)能減排效果。

3.2 制漿采用多翼片式外流壓力粗篩

粗篩是廢紙?zhí)幚磉^(guò)程中的一種篩選設(shè)備，目的是除去經(jīng)碎漿機(jī)處理后殘留下來(lái)的纖維束、塑料片、泡沫，以及小塊片的重雜質(zhì)，可在3%～5%的濃度條件下使用。武漢某紙業(yè)公司采用ZSL系列多翼片式外流壓力粗篩將現(xiàn)有的普通φ2.0的平孔篩（平孔即圓形孔）改為帶波紋的錐形孔φ2.2。該篩以密封管路壓力切線進(jìn)解剖學(xué)的立式圓篩，它靠篩鼓內(nèi)外的壓力差及篩孔規(guī)格尺寸的限制，使合格纖維流過(guò)篩孔經(jīng)良漿口流出，粗渣留在篩鼓的一側(cè)，由轉(zhuǎn)子和軸向推力，粗渣的重力及漿流的余速，使之隨尾槳推向下方而排出。篩的機(jī)體內(nèi)充滿紙漿，進(jìn)出管路密封，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生瞬間壓力脈沖凈化篩板，保證篩選正常。該廠通過(guò)粗篩改進(jìn)后篩漿濃度可由以前的4%以下提高到4%～4.5%，提高了原材料的使用效率。制漿車間單位時(shí)間產(chǎn)能可由240t/d提高到280t/d，節(jié)能降耗效果明顯[8]。

3.3 制定成本目標(biāo)分解及節(jié)能減排措施

對(duì)生產(chǎn)中的各項(xiàng)消耗性指標(biāo)進(jìn)行半年以上的專項(xiàng)效能監(jiān)察，并進(jìn)行成本分析調(diào)研。在此基礎(chǔ)上對(duì)各崗位制訂相應(yīng)的獎(jiǎng)罰制度：企業(yè)成本目標(biāo)分解到分廠及車間，對(duì)相關(guān)管理人員進(jìn)行成本考核；分廠將考核目標(biāo)落實(shí)到主要機(jī)臺(tái)及工序，對(duì)操作員工實(shí)施相關(guān)獎(jiǎng)懲考核；工藝質(zhì)量部對(duì)采購(gòu)材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，要求供應(yīng)商將卷筒標(biāo)重控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，保證較高的出紙率。通過(guò)對(duì)節(jié)能降耗各項(xiàng)考核指標(biāo)，進(jìn)行層層分解，并落實(shí)到每個(gè)崗位、每個(gè)人和工作的每一個(gè)環(huán)節(jié)，形成了節(jié)能降耗 “事事有人抓、件件有落實(shí)”。

某紙廠在清潔生產(chǎn)中制定了完備的成本目標(biāo)分解及節(jié)能減排措施，取得了很好的節(jié)能減排的效果。如該廠在制作硬抄筆記本中封面的環(huán)節(jié)中，詳細(xì)制定了生產(chǎn)線成本目標(biāo)分解及降耗措施（見(jiàn)表2）。該廠通過(guò)實(shí)施成本目標(biāo)分解及節(jié)能減排措施一年后，進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，得出相同產(chǎn)量原輔料消耗減少5%、全廠用水減少15.5%，用電量減少約10%[9]。

表2 某廠硬抄生產(chǎn)線成本目標(biāo)分解及降耗措施

4 促進(jìn)造紙業(yè)清潔生產(chǎn)建議

國(guó)外對(duì)造紙方面的清潔生產(chǎn)工作比較重視，在非脫墨造紙方面基本達(dá)到零排放[10]，相比于我國(guó)，雖然在造紙業(yè)的清潔生產(chǎn)中也采取了一系列的措施，如在新建或改建工程中必須上清潔生產(chǎn)工藝、企業(yè)上市必須通過(guò)清潔生產(chǎn)、無(wú)力治理“三廢”的企業(yè)要強(qiáng)制關(guān)閉等，但與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有不小的差距，發(fā)展還是比較緩慢，筆者認(rèn)為可以從以下方面來(lái)大力發(fā)展我國(guó)造紙業(yè)清潔生產(chǎn)工作。

4.1 借鑒國(guó)外先進(jìn)的發(fā)展模式

國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家清潔生產(chǎn)的現(xiàn)狀是把技術(shù)改造作為工業(yè)資金積累的主要方式，并制定一系列投資向技改傾斜的工業(yè)政策，積極推動(dòng)了清潔生產(chǎn)的發(fā)展。政府干預(yù)、立法保障，將清潔生產(chǎn)工作作為首選的環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略，將污染預(yù)防納入環(huán)境保護(hù)的主流活動(dòng)，并用經(jīng)濟(jì)手段激勵(lì)企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)[11]。重視企業(yè)的研究開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)功能，把研究開(kāi)發(fā)清潔生產(chǎn)作為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分和企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力源。在宣傳、教育與培訓(xùn)的推廣下，清潔生產(chǎn)深入人心，得到社會(huì)廣泛認(rèn)同并積極參與。

4.2 提高認(rèn)識(shí)和加強(qiáng)管理制度

通過(guò)從事清潔生產(chǎn)工作，發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)做清潔生產(chǎn)并非自愿，而是為了通過(guò)清潔生產(chǎn)審核而開(kāi)展清潔生產(chǎn)工作。這樣不利于清潔生產(chǎn)的發(fā)展，各級(jí)政府和各企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)必須要以發(fā)展的眼光看待問(wèn)題，清潔生產(chǎn)不單純只是為了應(yīng)對(duì)企業(yè)污染，其實(shí)清潔生產(chǎn)也是企業(yè)的一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。結(jié)合推行總量控制制度，把清潔生產(chǎn)的要求納入到排污許可證、環(huán)評(píng)和限期治理等制度中，加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法力度，從而促進(jìn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)管理制度[12]。

4.3 政府加大扶持力度

目前，政府對(duì)通過(guò)清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)有一定的獎(jiǎng)勵(lì)，但獎(jiǎng)勵(lì)多少并沒(méi)有形成有效的文件，這在一定程度上削減了企業(yè)積極性[13]。在清潔生產(chǎn)審核過(guò)程中，會(huì)涉及到高費(fèi)方案。雖說(shuō)高費(fèi)方案有良好的經(jīng)濟(jì)效益，但需要投資。這就需要政府大力支持，如采取設(shè)立清潔生產(chǎn)專項(xiàng)基金；銀行對(duì)清潔生產(chǎn)項(xiàng)目貸款時(shí)適當(dāng)降低利息等。

4.4 加強(qiáng)造紙行業(yè)的交流

目前，作為國(guó)內(nèi)污染大戶的造紙業(yè)，大多數(shù)企業(yè)都不能做到公開(kāi)透明，這對(duì)于提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力非常不利。因此，應(yīng)加強(qiáng)造紙行業(yè)間的交流學(xué)習(xí)，因?yàn)樾袠I(yè)間的交流學(xué)習(xí)對(duì)促進(jìn)造紙業(yè)清潔生產(chǎn)可起到非常重要的作用。

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Simple Explanation on Cleaner Production Technology and Energy Saving & Emission Reduction in Paper-making Industry

SHA Qian, KE Wen-biao
(Wuhan Academy of Environmental Sciences, Wuhan 430015, China)

The paper summarizes the status and the facing environmental pressure in paper making industry in our country, presents cleaner production and development trend in China. Aimed at the problems of “high consumption, heavy pollution and low efficiency” in paper making industry and based on the actual cases of paper making industry, the paper puts forward the relevant cleaner production technology and scenario, and makes suggestions on developing cleaner production in paper making industry, and promoting energy saving and emission reduction.

paper making industry; cleaner production; energy saving and emission reduction; technology; suggestion

X383

A

1006-5377（2012）11-0036-04