中高密度纖維板生產(chǎn)工藝優(yōu)化及生產(chǎn)污水零排放研究

楊明杰

(永安市亞林竹類研究所有限公司， 福建 永安 366000)

1 國內(nèi)中高密度纖維板及生產(chǎn)工藝

中高密度纖維板起源于20世紀60年代中期，是以小徑木材、樹木枝椏等采伐剩余物及木材加工剩余物為主要原料，經(jīng)過切片、熱磨、施膠、干燥、鋪裝、熱壓、鋸邊、砂光、檢驗、包裝等工序生產(chǎn)的板材。中密度板密度為550～880 kg/m3，高密度板密度≥880 kg/m3。中高密度纖維板具有材質(zhì)均勻、縱橫差異小、具有優(yōu)良的物理力學性能、裝飾性能和加工性能而逐步成為木材的主要替代品，用于家具制造、建筑裝修、地板制造以及工藝品制作等[1,2]。由于國內(nèi)外需求快速增長促進了國內(nèi)中高密度纖維板產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，近10年來全國的年產(chǎn)量都在5000萬m3以上。在做好提高產(chǎn)能的同時如何提高生產(chǎn)工藝水平，降低生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染是亟需解決的問題，本研究通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，最終實現(xiàn)了生產(chǎn)污水的零排放。

中高密度纖維板的生產(chǎn)工藝有木片的備料工序、纖維的制備工序、成型熱壓工序和成品加工工序。包括原料堆放、切片、木片貯存、木片的水洗或篩選、預(yù)蒸煮、熱磨、調(diào)膠、加蠟、施膠、干燥、纖維鋪裝、預(yù)壓、齊邊與橫截、熱壓、縱橫鋸切、冷卻、齊邊、砂光和分割鋸、檢驗分等、成品包裝等工序。

2 生產(chǎn)污水的來源、水量及水質(zhì)

根據(jù)中高密度的生產(chǎn)工序生產(chǎn)污水的來源有以下兩個方面，一是木片水洗過程中產(chǎn)生的污水，二是木片經(jīng)預(yù)蒸煮后進入高壓蒸煮缸時木塞螺旋的擠出水，主要含有泥砂、木粉等懸浮物和纖維素、木質(zhì)素、半纖維素、樹脂酸、長鏈脂肪酸、單寧類化合物等可溶性有機物。這兩個方面的污水的色度和化學耗氧量COD都很高， COD通常都在10000 mg/L以上，屬于高濃度、難生物降解廢水[3]。根據(jù)年產(chǎn)8萬m3生產(chǎn)線的現(xiàn)場計量測定，有預(yù)蒸煮處理工藝的木塞螺旋擠出水500～800 kg/h，在水洗過程為了降低洗木片水的濁度和色度而每小時需要外排處理的水量約點總循環(huán)水量的3%～5%，約3～5 t/h。根據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)方案年產(chǎn)8萬m3的生產(chǎn)線這兩個來源的污水1 d約為80～120 t需要處理。要做到這些污水能達標排放需要投產(chǎn)250～400萬元建設(shè)污水處理設(shè)施，同時日常的運行和管理費用約5～6元/t，每年約需要15～50萬元。

3 實現(xiàn)污水零排放的技術(shù)方案

3.1 實現(xiàn)污水零排放的工藝流程

如圖1所示，進入中高密度生產(chǎn)線的水或水分的來源有以上幾個方面：從木片料倉進入水洗系統(tǒng)的木片中含有的水分，水洗后輸送木片的木片泵的密封水，木片預(yù)蒸煮倉的加熱蒸汽的冷凝水，木片脫水螺旋后旋液分離器出口的沖洗水，泵罐蒸汽加熱后產(chǎn)生冷凝水，除渣設(shè)備的沖洗水。

要實現(xiàn)中高密度的水系統(tǒng)污水零排放，總的要求是從系統(tǒng)中帶走的水分等于或多于帶入到系統(tǒng)來的水或水分。因為帶入系統(tǒng)的水分中木片泵的密封水、脫水螺旋后旋液分離器出口的沖洗水、除渣設(shè)備的沖洗水這三個部分可以采用回水池中的回用水來運行，預(yù)蒸煮倉的木片加熱和木片泵前面的貯水泵罐的加熱均可采用隔套加熱的方式，使冷凝水不進入系統(tǒng)。而加熱后的冷凝水干凈沒有污染，可采用水泵直接打回到能源車間回用。這幾個方面工藝改變后均不會增加系統(tǒng)的水分，最為主要的是需要控制從木片料倉進入生產(chǎn)線的木片的含水率[4,5]。

而從系統(tǒng)中帶出水或水分主要有以下幾個方面：木片通過木塞螺旋后進入高壓蒸煮缸后木片中所含的水分，水洗后水洗機AB閥、木塞螺旋、脫水螺旋排出的雜質(zhì)經(jīng)過過濾后帶走的水分，沉渣池、污泥池中的渣質(zhì)、污泥經(jīng)過濾后帶走的水分。

從系統(tǒng)中帶走的水分中水洗后水洗機AB閥、木塞螺旋、脫水螺旋排出的雜質(zhì)經(jīng)過過濾后帶走的水分是比較有限的，約占1%～2%，沉渣池、污泥池中的渣質(zhì)、污泥經(jīng)過濾后帶走的水分約占3%～5%。從系統(tǒng)帶走的水分最主要是木片通過木塞螺旋后進入高壓蒸煮缸的木片中所含的水分。這部分水分帶走效果明顯，進入多少立刻帶走多少，但是過多的水分沒有從擠壓螺旋擠出而直接進入熱磨機和干燥系統(tǒng)，會造成干燥系統(tǒng)產(chǎn)能的直接下降和能源浪費[6]，因此，這部分的水分從工藝上還是不能過多進入，進入的木片含水率控制在70%～85%，以能滿足高壓蒸煮和熱磨的工藝要求為準。

為此，要實現(xiàn)中高密度纖維板生產(chǎn)過程中污水零排放，本質(zhì)上是從貨場上進入生產(chǎn)線的木片的平均含水率等于或低于經(jīng)木塞螺旋進入高壓蒸煮缸的木片的平均含水率，以及如何在保證投入水洗的水質(zhì)能夠滿足水洗木片的要求。

圖1 中高密度纖維板生產(chǎn)線污水零排放工藝流程

要實現(xiàn)從貨場上進入生產(chǎn)線的木片含水率等于或低于經(jīng)過木塞螺旋進入高壓蒸煮缸的木片含水率，工藝上應(yīng)做到原料先進先出，讓原料在貨場自然干燥，或干濕搭配，禁止新采伐下來的木材投入生產(chǎn)，保證進入生產(chǎn)的原料平均含水率不高于80%。同時，切好的木片應(yīng)有防雨的料庫，以防止木片被雨水淋濕增加水分。

要實現(xiàn)投入木片水洗系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)保持穩(wěn)定，不會濁度越來越高，色度越來越深，異味越來越大，即所謂的水越來越臟，主要包括及時性：及時分離系統(tǒng)中雜質(zhì)，減少雜質(zhì)在水系統(tǒng)中停留的時間。徹底性：充分的絮凝、沉淀木片清洗水和木塞螺旋的擠出水，盡可能徹底過濾系統(tǒng)中的污泥等雜質(zhì)。流動性：保持水體的整體流動，減少死角。

通過福建某工廠的運行實踐，纖維板生產(chǎn)線的循環(huán)水按照圖1的工序進行處理，一是沉渣池的沉淀，去除水系統(tǒng)中的粗顆粒的木屑等雜質(zhì)，二是經(jīng)加藥后進入斜管沉淀池將纖維素、木質(zhì)素、半纖維素、樹脂酸、長鏈脂肪酸、單寧類化合物等可溶性有機物絮凝沉淀，將沉淀后的高濃度的水體排入污泥池，再由污泥泵打到臥式污泥離心機將污泥排入送入鍋爐燃燒，過濾后的水重新回到木片水系統(tǒng)。經(jīng)過幾年來的連續(xù)運行，系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)COD指標基本穩(wěn)定在12000～18000 mg/L之間，清洗后的木片能滿足生產(chǎn)工藝的要求，最終生產(chǎn)出的中高密度纖維板能達到國家的相關(guān)標準，能做到期穩(wěn)定運行，滿足客戶的需求。

3.2 在氣溫0 ℃以下寒冷條件和原料含水率過高情況下如何實現(xiàn)零排放

改造預(yù)蒸煮的加熱方式，采用隔套進行加熱的方式，不直接加入蒸汽，以免產(chǎn)生的冷凝水直接進入水循環(huán)系統(tǒng)，而增加進入系統(tǒng)內(nèi)的水量。采用加熱水洗水的方式，保持水溫度30～70 ℃[7]。增加中轉(zhuǎn)木片料倉，讓木片自然干燥[7]，降低能源工廠的燃料含水率，降低干燥空氣的濕含量，提高纖維干燥系統(tǒng)的干燥能力。

3.3 如何做好日常管理，確保長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)污水零排放

要做到長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)污水長期零排放，做好日常管理是關(guān)鍵，及時處理，及時去渣去泥，保持水系統(tǒng)的循環(huán)流動，短期停產(chǎn)期間也應(yīng)保持水系統(tǒng)運行。這樣水體不會因為沒有流動而發(fā)酸發(fā)臭。同時要加強外加新鮮水和雨水的管理，做到雨污分流，不能讓雨水進入水洗系統(tǒng)，同時木片泵的密封水，旋轉(zhuǎn)篩的沖洗用水全部采用中水，不要用新鮮水。

4 成效

4.1 改變?nèi)藗儗δ酒凑J識的誤區(qū)

建設(shè)中高密度生產(chǎn)線時盡量不要設(shè)計水洗工序。盡管大家普遍認識到木片水洗能起到保護磨片，提高并平衡木片含水率，提高熱磨纖維質(zhì)量，降低熱磨能耗等諸多優(yōu)點，但大家也普遍認為設(shè)計中高密度生產(chǎn)線時水洗工序就會有污水、就得建設(shè)污水處理設(shè)施，經(jīng)繁雜的物理及生化處理后達標再排放，投資大，管理復(fù)雜。

木片水洗的目的是洗去木片中“臟”的東西。事實上，水洗木片的主要目的一是去除木片中可能影響磨片使用壽命的金屬、砂粒等硬物，二是提高并平衡進入熱磨時木片的含水率，這對于長時間存放的原料的生產(chǎn)好處尤其明顯[8]。三才是洗去木片中“臟”的東西，解決板面的色度問題。

大家普遍認為水洗的水沒有排放會越用越“臟”，會影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，就得要用干凈的水來洗。經(jīng)過工廠實踐驗證，水洗后的水經(jīng)沉淀、過濾去渣，加藥絮凝、沉淀、過濾去泥后可回到水洗系統(tǒng)，長時間循環(huán)使用，水體質(zhì)量會達到一定的動態(tài)平衡，長時間滿足生產(chǎn)要求，不會越用越“臟”。

4.2 減少環(huán)保投入、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少消耗、增加效益

按照通常的設(shè)計，年產(chǎn)15萬m3中密度生產(chǎn)線的污水處理設(shè)備需要投資300～500萬元，而按照本工藝只需要100萬元，能節(jié)省投資200萬元以上。木片經(jīng)過水洗后磨片使用壽命提高50%以上，纖維質(zhì)量，產(chǎn)能，耗電降低，售價提高，每年增加效益300萬元以上。