南京林业大学化工学院制浆造纸工程系吴解生教授成功创立了“动态平衡短流程,加速循环促产能”的制浆造纸“零”排放新模式。
3年前,以废纸为原料生产包装纸板的苏南包装材料厂,在易地搬迁过程中,到处寻觅制浆造纸“零”排放新工艺,吴解生教授和他的课题组承担了造纸厂新工艺设计。新的包装纸板生产线工艺流程大大简化,并去掉了占地面积较大的污水处理设施,切断了厂区所有排放造纸废水的排污口,为造纸废水“零”排放奠定了基础。
在“短流程”生产线上,一改昔日使用大量新鲜水来冲洗纸网和毛毯的做法,大胆改用纸机抄造过程中剩余的白水,来直接作为纸机湿部成形网和毛毯的冲洗水。整个生产线仅有毛毯的冲洗用水补充少量新鲜水。这样,在,在“短流程”生产中,蒸发的水量和使用新鲜水量正好达到了“支出”的平衡。
在“短流程”生产中产生的高浓度造纸废水,用泵打到聚水池之后,既没有进行任何处理,也不添加任何化学药剂,仅仅进行了简单曝气之后,又返回到“短流程”生产中循环使用。
吴解生教授告诉记者,在造纸产生的废水中,绝大多数物质都是细小纤维、填料、助剂等,对纸品生产都是有用的。这股废水如果不经处理就反复串联和循环回用,有些有害物质的浓度会因逐渐积累而提高。但是,在循环回用了一段时间之后,这些物质的浓度提高到某一个水平就会趋向于稳定,形成制浆造纸生产用水各种物质浓度的动态平衡。这样,就可以一直循环回用下去,实现造纸废水的“零”排放。同时,在废水反复串联、循环回用过程中,整个废水系统的温度会有所提高,为了防止回用废水温度提高后长时间滞留造成造纸系统水质恶化,我们又将整个废纸制浆造纸生产过程按照用水点划分,尽可能缩短串联使用和循环使用的环节,同时对生产工艺和设备系统进行必要的调整改造,使各个工段废水能尽快地充分循环回用。
国际木材科学院(LAWS)院士、江苏省造纸学会理事长李忠正教授告诉记者,在造纸过程中,凡每吨纸品耗水在两吨以下的,都可以称为“零”排放技术。过去,苏南包装材料厂的吨纸耗水量为60吨,自采用“动态平衡短流程”新工艺之后,每生产一吨纸品仅仅耗用了0.67吨水,主要是包装纸板烘干和造纸高温水蒸发消耗。这样,每年就节约水资源达到105万吨,节省生产用水成本约31.5万元,加上节省了污水处理费和排污费等,直接节省资金接近200万元。
自从采用“动态平衡短流程”新工艺之后,大大减少了生产过程中细小纤维的流失,提高了纤维原料的利用率,每年又节约原料费达285万元。同时,造纸废水实现了“快速”循环回用,使整个纸机抄造系统的水温明显提高,改善了浆料的滤水性,提高了出压榨湿纸板的干度和温度,每年又在能源开支上节约120万元。
苏南包装材料厂实现造纸废水“零”之后,明显提高了细小纤维在纸板中的留着率,使得纸板的密实度增加,有效提高了纸板的紧度、耐破度和表面平滑度,同时使生产效率大大提高。2006年7月,这个厂月生产纸品达到了1800多吨,超出生产能力达40%以上。
有关专家认为,目前,我国再生纸板生产能力已超过2000万吨,如果“动态平衡短流程”造纸新工艺在全国推广应用,年节水可达到11亿吨。如果纤维原料利用率提高以3%计,将增加60万吨纸板产品,可以为造纸企业创造16亿元的经济效益,同时还可以减少11亿吨的污水排放量。