造紙行業(yè)發(fā)展新思路：廢紙造紙廢水零排放

文/高妍 高玉梅

造紙行業(yè)發(fā)展新思路：廢紙造紙廢水零排放

文/高妍 高玉梅

2005年3月，胡錦濤總書記首次提出中國要“努力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”，隨后，10月召開的十六屆五中全會將建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會確定為國民經(jīng)濟與社會發(fā)展中長期規(guī)劃的一項戰(zhàn)略任務(wù)。時至今日，資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)和維護仍然需要全社會的共同努力，其中重要環(huán)節(jié)之一的循環(huán)經(jīng)濟也要依賴各個行業(yè)全方位的推進。

西安交通大學賀延齡教授主持研發(fā)的“廢紙造紙廢水零排放技術(shù)”（以下簡稱“零排放技術(shù)”），就是一項資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的創(chuàng)新性技術(shù)。它的應(yīng)用不僅能夠節(jié)水、節(jié)電、節(jié)約原料等資源，更能夠有效減少甚至杜絕造紙行業(yè)的污染排放，改善生態(tài)環(huán)境。零排放技術(shù)的清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排效應(yīng)，迎合了目前造紙業(yè)先進技術(shù)匱乏的市場需求，為飽受詬病的造紙業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了新的發(fā)展思路。

廢紙造紙是有別于采用植物原料的化學、半化學制漿方法的造紙工藝，是典型的“資源—產(chǎn)品—再資源化”的循環(huán)經(jīng)濟過程。廢紙造紙不僅單位原料成本低、節(jié)約植物資源，更是另一種意義上的變廢物為資源；另一方面，廢紙造紙本身產(chǎn)生的污染物較少，且其廢水更易于處理。

造紙工業(yè)的零排放技術(shù)是涉及生物工程、廢水處理和造紙工藝的較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要長期的實踐研究基礎(chǔ)和多種技術(shù)的集成。

賀延齡教授是“厭氧—好氧處理實現(xiàn)廢紙造紙廢水零排放處理工藝”發(fā)明專利（專利號：200510042779.4）持有人之一，中國造紙廢水厭氧生物處理領(lǐng)域最有影響的開拓者之一，長期從事水資源可持續(xù)利用、水污染控制以及環(huán)境微生物學研究。上世紀90年代中期，他曾留學荷蘭，在國際厭氧生物技術(shù)權(quán)威G.Lettinga教授領(lǐng)導(dǎo)的實驗室工作，并參與了荷蘭皇家科學藝術(shù)院有關(guān)造紙的科研項目，對厭氧生物技術(shù)進行了深入研究，積累了深厚的理論基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗?；貒螅R延齡又主持完成了多項廢水處理回用、厭氧技術(shù)應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域的課題項目研究，以十余年的經(jīng)驗積累，為“零排放技術(shù)”的研發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

賀延齡介紹，“零排放技術(shù)”是通過循環(huán)水的處理工程結(jié)合造紙用水系統(tǒng)的優(yōu)化實現(xiàn)的，其循環(huán)水處理過程包括“循環(huán)水的分級處理技術(shù)”和“循環(huán)水的分級回用技術(shù)”。

在零排放中，廢水即循環(huán)水。“循環(huán)水的分級回用是在對用水系統(tǒng)的水量、水質(zhì)和工藝要求的科學分析與衡算的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同生產(chǎn)工序的出水水質(zhì)和進水水質(zhì)要求，確定各關(guān)鍵工序的回用水限制性水質(zhì)參數(shù)及其極限進出口濃度，結(jié)合經(jīng)驗，運用過程工業(yè)水系統(tǒng)集成優(yōu)化理論與方法，最終實現(xiàn)水的清污分流和多級循環(huán)，達到清水用量最小化和廢水零排放的目標。在滿足以上要求的同時，伴隨能源、水的節(jié)約與物料（纖維和填料）回收，顯著降低了造紙成本?！辟R延齡解釋道。

“循環(huán)水的分級處理采用高效厭氧反應(yīng)器技術(shù)為核心的處理工藝，對生物處理工藝的控制是循環(huán)水分級處理技術(shù)的關(guān)鍵，以高效厭氧反應(yīng)器技術(shù)為核心，通過微生物來‘消化’造紙過程中產(chǎn)生的以揮發(fā)性脂肪酸（VFA）為主的可降解有機物，使其降解變?yōu)榧淄楹图毎镔|(zhì)而除去。而厭氧處理產(chǎn)生大量的CO2，也能夠在生物厭氧顆粒污泥形成后，加速鈣的沉淀作用，最終加速生物軟化，降低循環(huán)水的硬度?！敝档靡惶岬氖牵h(huán)水處理過程中產(chǎn)生的沼氣，也可充分回收用于造紙干燥過程或用于生產(chǎn)蒸汽，這也是該技術(shù)“變廢為寶”的特色之一。

賀延齡教授介紹，西安交大的零排放技術(shù)，還包括了對關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)。用于零排放的新的“高負荷體外自循環(huán)厭氧顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器”（專利號：200510042780.7）和“上流實驗氧污泥床”（UASB）反應(yīng)器在凈化循環(huán)水的同時，還可消化好氧過程產(chǎn)生的剩余污泥，降低系統(tǒng)污泥量，消除廢水中的硫酸鹽。因其負荷高、不消耗曝氣動力等優(yōu)點，使處理成本比傳統(tǒng)的生物處理大幅度降低。

該技術(shù)已通過陜西省科學技術(shù)成果鑒定，并申請獲得了國家發(fā)明專利。鑒定報告顯示，該項技術(shù)具備以下四項技術(shù)創(chuàng)新：

1.針對國內(nèi)廢紙殘余木素高，污染負荷高，膠體與鈣、硅酸鹽含量高的特點，開發(fā)了以厭氧—好氧生物處理為核心的一整套循環(huán)水處理工藝，持續(xù)穩(wěn)定地實現(xiàn)了廢紙造紙的廢水零排放；

2.針對造紙廢水懸浮物含量高、濃度大的特點，研制了改良型的UASB反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)的革新使其可同時消化好氧過程產(chǎn)生的剩余污泥，降低了系統(tǒng)污泥量，處理成本比傳統(tǒng)的生物處理大幅度降低；

3.通過嚴格控制厭氧UASB反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器的參數(shù)，使得系統(tǒng)在轉(zhuǎn)化有機物的同時，將廢水中的鹽類富集于生物污泥中除去，以低成本實現(xiàn)了循環(huán)水的生物軟化，滿足了生產(chǎn)用水的要求；

4.在國內(nèi)首次將集成優(yōu)化方法應(yīng)用于造紙工業(yè)的用水網(wǎng)絡(luò)改造，并實現(xiàn)了造紙工業(yè)循環(huán)水的多級回用水系統(tǒng)。

作為陜西省唯一通過省科技廳成果鑒定的零排放項目，此項技術(shù)“在該領(lǐng)域及其類似領(lǐng)域具有普適性，具有推廣應(yīng)用的廣闊前景……從總體上看，該項技術(shù)先進，具有創(chuàng)新性，技術(shù)成熟，應(yīng)用效果明顯，節(jié)水、節(jié)能、減污、增效顯著，可以在廢紙生產(chǎn)本色紙領(lǐng)域大范圍推廣應(yīng)用，整體技術(shù)達到了國際先進水平，在生物軟化效果、草漿廢紙為原料的零排放、涉及紙種的多樣性等方面達到國際領(lǐng)先水平?！表椖揩@得2008年陜西省科學技術(shù)一等獎，2010年“第十九屆國家發(fā)明展金獎”、國際發(fā)明協(xié)會聯(lián)合會“最佳發(fā)明獎”。

賀延齡所在的西安交通大學是國內(nèi)第一家廢紙造紙零排放工程的實施者，擁有該技術(shù)及相關(guān)技術(shù)設(shè)備的發(fā)明專利，并成功設(shè)計、實施了多項工程，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，贏得了行業(yè)內(nèi)外的廣泛認可。該項技術(shù)的研發(fā)得到國家和陜西省科技、環(huán)保管理部門的積極支持，列入我國科技重大專項“水體污染物控制與治理”項目—“渭河關(guān)中段重污染行業(yè)水污染控制技術(shù)研究集成”課題和陜西省重大科技專項“造紙廢水零排放關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范”的研究內(nèi)容，有力地促進了該項目的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。

在賀延齡教授及其團隊的共同努力推進下，現(xiàn)在各項關(guān)鍵技術(shù)成熟，已經(jīng)成功運用于國內(nèi)20余家造紙企業(yè)。

在示范工程中，廢紙造紙廠對循環(huán)水的處理采用以厭氧生物處理為主，好氧生物處理技術(shù)為輔的技術(shù)路線，能夠有效消除廢水中的溶解性有機物、鈣鹽、硫酸鹽、膠體的積累，使廢水處理后完全滿足回用要求；能夠大量節(jié)省水電資源（噸紙用水量降低到1.5～2.5m3，比傳統(tǒng)生物處理節(jié)電70%以上）；并獲得顯著的減排效果（減少污泥排放95%以上，完全不再排放廢水），實現(xiàn)纖維和能源（沼氣）的回收利用。零排放技術(shù)是資源循環(huán)利用的有效方式。

造紙行業(yè)示范應(yīng)用表明，它能夠顯著提高廢水處理水平，促進廢水處理規(guī)范化管理，推動了節(jié)水治污在低成本下實現(xiàn)，為工業(yè)廢水處理技術(shù)進步、節(jié)能減排的推進和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展作出了積極貢獻。

加強廢紙回收利用，推廣造紙行業(yè)節(jié)能減排新技術(shù)，不僅具有相當大的經(jīng)濟效益和社會效益，對造紙業(yè)的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整、行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展也提供了新的思路。同時，它對于相關(guān)地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展也有極大的借鑒意義。

賀延齡（左）向西安市市長陳寶根介紹零排放技術(shù)項目情況

陜西省、西安市領(lǐng)導(dǎo)多次視察零排放技術(shù)示范項目現(xiàn)場

賀延齡，1988年獲博士學位，荷蘭留學歸國人員、博士生導(dǎo)師。主要從事水資源可持續(xù)利用、水污染控制以及環(huán)境微生物學研究，先后被紐約科學院、美國微生物學會、國際水學會吸收為成員，先后擔任陜西省化工學會環(huán)境專業(yè)委員會主任委員、陜西省環(huán)境科學技術(shù)學會常務(wù)理事。承擔過包括國家重點科技攻關(guān)、國家高科技項目（863）、國家和省自然科學基金、省重點、省科技發(fā)展基金以及企業(yè)委托的科學研究和科技服務(wù)項目等共計42項。在國內(nèi)外學術(shù)期刊、國際會議發(fā)表論文90余篇，出版專著兩部。