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陳克復:清潔生產與末端治理相結合水污染全過程控制新模式
——陳克復:清潔生產與末端治理相結合的水污染全過程控制新模式  
 
http://www.cashmarble.com  2020-04-28 《造紙信息》

  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年度國家科學技術進步獎一等獎,成為全國僅有的22個科技進步獎一等獎之一。請您介紹一下項目對行業發展帶來的重要意義。

  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的水污染,國家不僅出臺了嚴格的《制漿造紙工業水污染物排放標準》,而且連續發文,要求專項整治造紙這一重點排污行業。在國家水體污染控制與治理科技重大專項、工業和信息化部清潔生產專項等支持下,華南理工大學與山東太陽紙業股份有限公司、山東華泰紙業股份有限公司共同組成產學研用科技團隊,研發突破了覆蓋造紙行業化學機械法制漿、化學法制漿、廢紙制漿和造紙等所有主要工藝的清潔生產與水污染控制技術,在現代化大型生產線實施產業化及推廣應用,獲授權發明專利30件,發表SCI論文36篇,出版專著3部,產生顯著的經濟效益和環境社會效益。

  本項目構建了清潔生產與末端治理相結合的水污染全過程控制新模式,使我國制漿造紙清潔生產技術達到國際領先水平,成果被列入國家水專項標志性成果,為造紙行業新舊動能轉換和綠色制造提供了示范。

  記者:在獲獎項目技術攻關過程中,研發團隊遇到的最棘手的問題及難點是什么?

  陳克復:項目從研發到應用、到產業化是一個極其復雜的過程,存在許多不確定因素。技術過硬是一方面,企業全力支持也尤為重要,不僅需要領導重視、而且需要從上到下各級技術人才的通力配合,真正把產學研合作落到實處,才能實現技術的落地,創造價值。在本次獲獎項目的技術攻關中,我們遇到的最棘手的問題及難點就是造紙生產流程廢水排放點多,循環水回用路線復雜,每一項技術的實施改進都涉及多個工序,因此,需要研發團隊和生產團隊緊密協作,在每次實施前都進行周密部署,拿出最優方案,盡量減少對產品產量的影響,而且要在降低成本、提高產品質量方面下功夫。

  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了哪些環境、經濟與社會效益?并結合項目的研究成果,具體介紹一下項目技術與其他現行技術相比所具有的優勢是什么?

  陳克復:本項目所研發的制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制技術,已在山東太陽紙業股份有限公司、山東華泰紙業股份有限公司等10家大中型造紙企業的制漿造紙生產線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。除此之外,項目技術已全部被選入生態環境部發布的《HJ2302-2018制漿造紙工業污染防治可行技術指南》,作為行業推薦的先進技術在全國范圍內推廣。

  以廢紙脫墨制漿造紙為例,廢水主要來源于制漿工段廢紙碎漿、洗篩、浮選脫墨、漂白等工序,以及抄紙過程產生的白水。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生堿性發黑,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,限制了水循環回用。如何解決?一是研發了高濃碎漿和近中性脫墨技術,實現碎漿過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現pH 值7.5條件下的近中性脫墨,提高了纖維質量,減少了化學品消耗,廢水CODCr濃度降至2500mg/L ;二是研發了可溶性膠黏物控制技術,并集成應用多圓盤白水過濾和三級微氣浮循環水處理技術,廢水中DCS 濃度降低20%以上,實現白水三回路封閉循環和80% 以上細小纖維的高效回收。與其他現行技術相比,制漿和造紙過程的水重復利用率提高5%以上,分別達到95%和90%;噸紙制漿造紙全過程廢水產生量降至10 m3 以下;另外,在生產成本方面,與原有技術相比,噸紙降低近40元;實現了降污增效。

  再以化學法制漿為例,廢水主要來源于蒸煮、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,除會產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程,化學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加以利用,提高原料利用率。能否進一步挖潛,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還沒有先例,通過聯合攻關,首創連續水解- 連續蒸煮方法,實現三大組分的完全分離,解決了這一國際難題,提高了產品的附加值。對于后者,創新“蒸煮- 氧漂”協同脫木素技術及“置換- 擴散- 擠壓”濾液高效分離技術,盡可能多地把水污染物送堿回收系統進行資源化處理;通過上述方法,紙漿的可漂性增加,然后再通過單元強化,顯著減少二氧化氯漂白劑用量,增加廢水回用。與其他現行技術相比,項目噸紙化學法制漿廢水量可降至20 m3以下,廢水CODCr濃度也只有1000 mg/L,達到國際領先水平。


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