中國輕工院士陳克復：清潔生產(chǎn)與末端治理相結合的水污染全過(guò)程控制新模式
閱讀次數： 發(fā)布時(shí)間:2020-05-24 21:29:07
記者：陳院士您好！首先，祝賀您作為第一完成人的項目榮獲2019年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎，成為全國僅有的22個(gè)科技進(jìn)步獎一等獎之一。請您介紹一下項目對行業(yè)發(fā)展帶來(lái)的重要意義。
陳克復：節水減排、減少水污染是國內外造紙行業(yè)面臨的共同難題和持續努力的方向。為了遏制并全面解決造紙行業(yè)的水污染，國家不僅出臺了嚴格的《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》，而且連續發(fā)文，要求專(zhuān)項整治造紙這一重點(diǎn)排污行業(yè)。在國家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項、工業(yè)和信息化部清潔生產(chǎn)專(zhuān)項等支持下，華南理工大學(xué)與山東太陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司、山東華泰紙業(yè)股份有限公司共同組成產(chǎn)學(xué)研用科技團隊，研發(fā)突破了覆蓋造紙行業(yè)化學(xué)機械法制漿、化學(xué)法制漿、廢紙制漿和造紙等所有主要工藝的清潔生產(chǎn)與水污染控制技術(shù)，在現代化大型生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化及推廣應用，獲授權發(fā)明專(zhuān)利30件，發(fā)表SCI論文36篇，出版專(zhuān)著(zhù)3部，產(chǎn)生顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和環(huán)境社會(huì )效益。
本項目構建了清潔生產(chǎn)與末端治理相結合的水污染全過(guò)程控制新模式，使我國制漿造紙清潔生產(chǎn)技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，成果被列入國家水專(zhuān)項標志性成果，為造紙行業(yè)新舊動(dòng)能轉換和綠色制造提供了示范。
記者：在獲獎項目技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中，研發(fā)團隊遇到的最棘手的問(wèn)題及難點(diǎn)是什么？
陳克復：項目從研發(fā)到應用、到產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)極其復雜的過(guò)程，存在許多不確定因素。技術(shù)過(guò)硬是一方面，企業(yè)全力支持也尤為重要，不僅需要領(lǐng)導重視、而且需要從上到下各級技術(shù)人才的通力配合，真正把產(chǎn)學(xué)研合作落到實(shí)處，才能實(shí)現技術(shù)的落地，創(chuàng )造價(jià)值。在本次獲獎項目的技術(shù)攻關(guān)中，我們遇到的最棘手的問(wèn)題及難點(diǎn)就是造紙生產(chǎn)流程廢水排放點(diǎn)多，循環(huán)水回用路線(xiàn)復雜，每一項技術(shù)的實(shí)施改進(jìn)都涉及多個(gè)工序，因此，需要研發(fā)團隊和生產(chǎn)團隊緊密協(xié)作，在每次實(shí)施前都進(jìn)行周密部署，拿出最優(yōu)方案，盡量減少對產(chǎn)品產(chǎn)量的影響，而且要在降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面下功夫。
記者：請您具體介紹一下項目的推廣應用情況以及應用后帶來(lái)了哪些環(huán)境、經(jīng)濟與社會(huì )效益？并結合項目的研究成果，具體介紹一下項目技術(shù)與其他現行技術(shù)相比所具有的優(yōu)勢是什么？
陳克復：本項目所研發(fā)的制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過(guò)程控制技術(shù)，已在山東太陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司、山東華泰紙業(yè)股份有限公司等10家大中型造紙企業(yè)的制漿造紙生產(chǎn)線(xiàn)上及末端廢水處理中應用，目前又推廣應用到廣東、廣西、河南、河北等地的制漿造紙企業(yè)。除此之外，項目技術(shù)已全部被選入生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《HJ2302-2018制漿造紙工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》，作為行業(yè)推薦的先進(jìn)技術(shù)在全國范圍內推廣。
以廢紙脫墨制漿造紙為例，廢水主要來(lái)源于制漿工段廢紙碎漿、洗篩、浮選脫墨、漂白等工序，以及抄紙過(guò)程產(chǎn)生的白水。廢水污染物除細小纖維、填料外， 更重要的危害性物質(zhì)為油墨和可溶性膠黏物(DCS)。常規方法都是使用堿性脫墨，雖然效果好，但是纖維損傷大且易發(fā)生堿性發(fā)黑，后續藥劑消耗高，污染負荷重，廢水CODCr濃度達4000mg/L以上；另外，廢水中細小纖維和DCS濃度高，限制了水循環(huán)回用。如何解決？一是研發(fā)了高濃碎漿和近中性脫墨技術(shù)，實(shí)現碎漿過(guò)程油墨和纖維的高效分離，首次在大型現代化廢紙制漿堿性系統中實(shí)現pH 值7.5條件下的近中性脫墨，提高了纖維質(zhì)量，減少了化學(xué)品消耗，廢水CODCr濃度降至2500mg/L ；二是研發(fā)了可溶性膠黏物控制技術(shù)，并集成應用多圓盤(pán)白水過(guò)濾和三級微氣浮循環(huán)水處理技術(shù)，廢水中DCS 濃度降低20%以上，實(shí)現白水三回路封閉循環(huán)和80% 以上細小纖維的高效回收。與其他現行技術(shù)相比，制漿和造紙過(guò)程的水重復利用率提高5%以上，分別達到95%和90%；噸紙制漿造紙全過(guò)程廢水產(chǎn)生量降至10 m3 以下；另外，在生產(chǎn)成本方面，與原有技術(shù)相比，噸紙降低近40元；實(shí)現了降污增效。
再以化學(xué)法制漿為例，廢水主要來(lái)源于蒸煮、漂白等工序，水污染物主要是降解的半纖維素、木素等有機物；對于二氧化氯漂白，除會(huì )產(chǎn)生有毒有害可吸附有機鹵化物AOX 外，因洗滌廢水含高濃度氯離子，腐蝕性強，很難回用。因而相對其他制漿過(guò)程，化學(xué)法制漿原料利用率低、廢水污染大。是否有更好的辦法能把半纖維素也分離出來(lái)加以利用，提高原料利用率。能否進(jìn)一步挖潛，降低廢水污染。對于前者，研究論文很多，但在工程上能把原料三大組分連續分離出來(lái)還沒(méi)有先例，通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，首創(chuàng )連續水解- 連續蒸煮方法，實(shí)現三大組分的完全分離，解決了這一國際難題，提高了產(chǎn)品的附加值。對于后者，創(chuàng )新“蒸煮- 氧漂”協(xié)同脫木素技術(shù)及“置換- 擴散- 擠壓”濾液高效分離技術(shù)，盡可能多地把水污染物送堿回收系統進(jìn)行資源化處理；通過(guò)上述方法，紙漿的可漂性增加，然后再通過(guò)單元強化，顯著(zhù)減少二氧化氯漂白劑用量，增加廢水回用。與其他現行技術(shù)相比，項目噸紙化學(xué)法制漿廢水量可降至20 m3以下，廢水CODCr濃度也只有1000 mg/L，達到國際領(lǐng)先水平。
