（环境工程专业论文）废纸造纸企业清洁生产及废水循环回用研究.pdf

中文摘要 摘要 造纸行业的水污染一直是社会关注的热点，近年来，由于原料结构调整，废 纸造纸在造纸行业中所占的比重越来越大，目前己超过5 0 。这些企业的水污染 治理已越来越受到重视。由于其废水污染负荷相对较低、治理相对容易、工艺用 水的水质要求也相对较低，因此废纸造纸企业在造纸行业率先实现清洁生产和废 水封闭循环回用具有较强的可行性。 本论文通过对国内外废纸造纸企业清洁生产的研究，结合国内企业的现状分 析，提出了实现清洁生产及废水循环回用的措施和方法。这些措施和方法包括四 个方面的内容： ( 1 ) 推广清洁生产 清洁生产是实现废水零排放的最佳途径。通过废纸造纸企业的生产和环保现 状分析以及对一些企业清洁生产审核的实践，进行废纸造纸企业清洁生产潜力分 柝；提出适合本行业的清洁生产审核方法及要点，提出了废水循环回用的指导原 则和具体措施：推广应用清洁生产技术；研究、分析实施清洁生产审核中的障碍， 并提出相应的对策、措施和建议。 f 2 1 白水的封闭回用 白水系统是废纸造纸企业最有可能实现废水封闭回用和零排放的部分，白水 的封闭回用对实现全部废水的零排放具有重要的意义。通过对“瓶颈理论”和三 级循环系统等相关理论的研究与分析，提出可行的实现白水封闭回用的原则；并 根据上述原则，提出具体的措施：分析由于白水封闭回用对纸机的运行和产品的 质量产生的负面影响，并提出相应的解决方法。 ( 3 ) 制浆废水的处理 对制浆废水的特性及处理制浆废水的各种方法做了介绍，并比较各种方法的 优缺点。 废纸造纸工艺模型评价 介绍了废纸造纸工艺的清洁生产评价和水环境影响评价，并运用这些方法对 实例进行了分析评价。根据评价得出的定性和定量指标，判断其清洁生产水平和 废水封闭循环程度在国内及国际同行业企业中处于何种水平，并针对性地提出相 应建议和环保对策。 重庆大学硕士学位论文 关键词：废纸造纸，废水，清洁生产，循环回用，白水回用，模型评价 i i 英文摘要 a b s t r a c t t h ew a s t e w a t e ro fp a p e r m a k i n gi n d u s t r yi sas o c i a l h i g h l i g h t i nr e c e n ty e a r s ， b e c a u s eo fm a t e r i a la d j u s t m e n t ，t h e p r o p o r t i o no fr e c y c l e dp a p e r m a k i n gm i l l s i n p a p e r m a k i n gi n d u s t r yh a sb e e nb i g g e ra n db i g g e r ，n o wa r eb e y o n d5 0 n o wp e o p l e h a v et a k e nc a r eo ft h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n ti nt h e s em i l l s z e r od i s c h a r g eo fw a s t e w a t e r a c h i e v e di nr e c y c l e dp a p e r m a k i n gm i l l si sf e a s i b l eb e c a u s eo ft h e i rl o w g r a d ep o l l u t i o n a n de a s yd i s p o s a l t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e st h es t a t u so fc l e a n e rp r o d u c t i o ni nr e c y c l e dp a p e r m a k i n g m i l l s ，a n a l y z e st h ea c t u a l i t yo fd o m e s t i cm i l l s ，a n dg i v e sm e a s u r e so fz e r od i s c h a r g e t h e s em e a s u r e si n c l u d e ： ( 1 ) g e n e r a l i z ec l e a n e rp r o d u c t i o n ( c e ) i nm i l l s ：c pi st h eo p t i m a la p p r o a c ht o a c h i e v e w a s t e w a t e rz e r od i s c h a r g e i nc h a p t e r2 ，b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ep r o d u c t i o n a n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n dt h ep r a c t i c eo fc l e a n e rp r o d u c t i o na u d i t ( c p a ) i n r e c y c l e dp a p e r m a k i n gm i l l s ，t h es t u d ya n a l y z e st h em i l l s p o t e n t i a lo fc p ，p r e s e n t e d t o o l sa n dk e y so fc p a ，g e n e r a l i z e sc pt e c h n o l o g i e s ，a n ds h o w st h eo b s t a c l e si nt h e c o u r s eo fi m p l e m e n t i n gc p aa n dg i v e ss t r a t e g i e sa n ds u g g e s t i o n si nt h ee n d ( 2 ) c l o s e dc y c l eo fw h i t ew a t e r ：t h ew h i t ew a t e rs y s t e mi sm o s tp o s s i b l et o i m p l e m e n tw a s t e w a t e rc l o s e dr e c y c l ea n dz e r od i s c h a r g e i nc h a p t e r3 ，t h es t u d yp u t s f o r w a r dp r i n c i p l e sf o rw h i t ew a t e rc l o s e dc y c l eb yi n v e s t i g a t i n gp i n c ht e c h n o l o g ya n d t h r e es t e p sc i r c u l a rs y s t e ma n dg i v e sm e a s u r e so nt h eb a s i so ft h ep r i n c i p l e s b e s i d e s t h e s e ，p r e s e n t sm e t h o d st od e a lw i t ht h en e g a t i v ei m p a c t so np a p e rm a c h i n eo p e r a t i n g a n dp a p e rq u a l i t yt h a ta sar e s u l to fw h i t ew a t e rc l o s e dc y c l e ( 3 ) w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ：i n t r o d u c e dt h ec h a r a c t e ro fp u l p i n gw a s t e w a t e ra n d s o m ed i f f e r e n tp u l p i n gw a s t e w a t e rt r e a t i n gt e c h n i q u e s ，c o m p a r e dt h e i ra d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e s ( 4 ) r e c y c l e dp a p e r m a k i n gp r o c e s sm o d e la s s e s s m e n t ：i n t r o d u c e dt h ec p aa n d w a t e re n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n tt or e c y c l e dp a p e r m a k i n gp r o c e s s ，a n a l y e d a n de v a l u a t e dt h ec a s e h i s t o r yw i t ht h e s em e t h o d s b a s e do nt h eq u a l i t a t i v ea n d q u a n t i t a t i v ei n d e xg a i n e df r o mt h ea s s e s s m e n t ，w ec o u l di d e n t i f yt h ec p a l e v e la n dt h e i m p l e m e n t a t i o n l e v e lo fw a s t e w a t e rd o s e dr e c y c l e ，a n d p u tf o r w a r da c c o r d i n g l y s u g g e s t i o n sa n de n v i r o n m e n tp r o t e c t i n gm e a s u r e s n i 重庆大学硕士学位论文 k e y w o r d s ：r e c y c l e d p a p e r m a k i n g ， w a s t e w a t e r ， c l e a n e r p r o d u c t i o n ， r e c y c l e c i r c u l a t i o n ，w h i t ew a t e rc l o s u r e ，m o d e la s s e s s m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：钡也通 签字日期：2 ，。口l f 年猬z 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重鏖太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重庆盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于， 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者签名：钥也垣 签字日期： z 帕 年f 朗f z 日 导师签名：形彪丸 签字日期：2 。堪年协月五日 1 绪论 1 绪论 1 1 课题研究的背景和意义 1 1 1 我国废纸造纸的发展及污染现状 最近几年，我国的纸和纸板产量增长迅速，2 0 0 3 年纸及纸板产量4 3 0 0 万吨， 消费量4 8 0 6 万吨，均居世界第二位。目前，除西藏外，我国其他省、市、自治区 都有造纸企业，总数达3 5 0 0 多家，其中绝大多数是中小型造纸企业。我国的造纸 业在制造纸张、传承文明的同时，对可持续发展的生态文明也构成了严峻挑战。 由于原料结构不合理、科技水平较低、污水处理设备不到位，不少造纸企业 既是当地的利税大户，也是污染大户。据统计，目前我国造纸业排放废水占全国 工业废水排放总量的1 5 左右；c o d ( 水中主要污染物化学耗氧量) 排放占全国 工业c o d 排放总量的1 3 以上。在甘肃河西地区，一些造纸厂利用地缘优势，直 接把造纸产生的污水排放到沙漠里。这些污水对周边环境和居民造成了极大影响。 长期以来，由于森林资源短缺、草类资源丰富，我国造纸业选择了一条以草 浆造纸为主的发展道路规模的限制以及治污技术不过关，导致水资源消耗水平居 高不下，污染治理水平较低。国际上化学木浆生产，吨浆耗水3 0 吨以下、c o d 排 放量3 0 5 0 公斤；我国化学草浆生产，吨浆耗水高达2 0 0 吨、c o d 排放量达1 3 5 0 公斤左右。我国草浆生产c o d 排放量占整个造纸业排放总量的6 0 左右，是主要 的污染源。造纸工业的水污染已经成为造纸行业乃至全社会关注的热点，其已经 成为许多造纸企业能否继续生存的最紧迫问题。越来越严格的水污染排放标准迫 使造纸企业通过各种途径减少废水的产生和排放，一方面改进生产工艺和完善废 水处理设施，另一方面积极发展污染相对较小的废纸制浆造纸。 1 9 9 9 年全世界纸和纸板产量达3 1 6 亿t ，共回用废纸1 3 7 亿t 。回收率为当年 纸和纸板消费量的4 3 7 。利用率为当年纸和纸板生产量的4 4 2 ，其中德国6 1 ， 美国7 2 ，法国5 4 ，荷兰7 4 ，西班牙8 1 ，日本5 5 ，韩国7 9 ，我国台 湾省9 0 【”。2 0 0 0 年，我国废纸回收率为3 2 4 ，废纸利用率为3 7 9 1 2 】。由此 可见，我国的废纸回收率和回用率不但远远落后于发达国家，而且和世界平均水 平都还有一定的差距，可以说我国发展废纸造纸的潜力还是很大的。目前，废纸 造纸已越来越引起社会各方面的重视，“十五”期间，我国造纸行业原料结构调 整初见成效，废纸浆占纸浆的比例已经达到4 9 ，其中浙江、广东两省原料结构 调整力度较大，废纸浆已分别占各省总制浆量的7 7 和6 5 1 3 】。 利用回收废纸生产各种纸和纸板，可减少砍伐森林，减少废纸垃圾。废纸制 浆的能耗、化学品消耗和废水污染负荷，也远低于原纤维制浆，这是一项有利于 重庆大学硕士学位论文 节能环保的绿色工程。据有关资料介绍，利用废纸造纸与采用传统植物纤维造纸 相比，可节约用水5 0 ，节约能源6 0 7 0 ；如果利用木材原料，生产1 t 纸浆需 要4 5 m 3 原木，而1 2 5 t 废纸就可生产1 t 废纸浆，并且不需要蒸煮类化学助剂， 减少了化学药品的用量，从而可减少废水中s s 2 5 、b o d 4 0 ，减少大气污染物 排放量6 0 7 0 ，减少固体废弃物7 0 【4 l ，并且回收废纸本身就是对废弃物的回 收治理。此外，采用废纸造纸可以大大减少项目投资，降低运行费用，提高经济 效益和产品的市场竞争力【5 j 口 利用废纸制浆造纸造成的废水污染负荷虽然远低于原纤维制浆，但随着废纸 造纸的快速发展，其对自然水体的污染也越来越严重，其废水的排放和治理也越 来越引起各方面的关注。为了淘汰生产工艺落后、污染严重的小纸厂、鼓励废纸 造纸，2 0 0 3 年，国家环保总局对造纸工业水污染物排放标准( g b 3 5 4 4 2 0 0 1 ) 进行了修订。目前，全国小造纸厂多数关闭，废纸造纸占行业的比重不断攀升， 现行的标准限值对废纸造纸企业来说过于宽松。这种情况不利于削减造纸行业污 染物排放的总量。目前，一些省市也纷纷出台相应的地方标准，这些标准一般都 比造纸工业水污染排放标准( g b 3 5 4 4 2 0 0 1 ) 更加严格。可见，国家和政府 对造纸废水的污染问题越来越重视，随着一系列标准的出台，必将使废纸造纸废 水得到更加彻底地治理，使废纸造纸企业的清水用量得到有效地减少。 1 1 2 清洁生产简介 进入2 0 世纪8 0 年代，全球经济发展加速，环境问题日益严峻，数十年工业 排污积累的潜在危害开始暴露，气候变化等全球性问题引起了全世界的高度重视。 实践中人们认识到以往的解决工业污染的方法都是治标不治本的方法，彻底的解 决方法必须是“将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以便减 少对人类和环境的风险性。”( 联合国环境规划署关于“清洁生产”的定义，1 9 8 9 年) ，这就是清洁生产的思想。清洁生产主张从产品设计、原料替代、设备与技 术改造、工艺改革、生产管理改进等全过程着手，从生产源头开始考虑节约资源、 能源和废物最小化，以尽可能减轻或消除环境污染和过程及产品对人体健康的有 害影响，同时降低生产成本、提高经济效益。这种解决方法彻底改变了以大量消 耗资源、粗放经营的传统生产模式，变被动治理污染为积极预防污染，也把企业 的经济效益与社会效益、环境效益有机地结合在一起。它是使工业生产逐渐走上 可持续发展道路的有效措施。 清洁生产是关于产品和产品生产过程的一种新的、持续的、创造性的思维， 它是指对产品和生产过程持续运用整体预防的环境保护战略。清洁生产是要引起 研究开发者、生产者、消费者也就是全社会对于工业产品生产及使用全过程对环 境影响的关注，使污染物产生量、流失量和治理量达到最小，资源充分利用，是 1 绪论 一种积极、主动的态度。而末端治理把环境责任只放在环保研究、管理等人员身 上，只把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物处理上。具体对企业来说 只有环保部门来处理这一问题，所以总是处于一种被动的、消极的地位。因而从 末端治理到清洁生产是人类环保思想从“治”到“防”的一次飞跃。 清洁生产在不同的发展阶段或不同的国家有不同的提法如“污染预防”、 “废物最小化”、“源削减”、“无废工艺”等，但其基本内涵是一致的，即对 生产过程、产品和服务采用污染预防的战略来减少污染物的产生。联合国环境规 划署n e p ) 关于清洁生产的定义如下【q ： 清洁生产是对工艺和产品不断运用一种一体化的预防性环境战略，以增加生 态效益和减少其对人体和环境的风险。 对生产工艺，清洁生产包括节约原材料和能源，消除有毒原材料，并在 一切排放物和废弃物离开工艺之前，削减其数量和毒性； 对产品，战略重点是沿产品的整个生命周期，即从原材料获取到产品的 最终处置，减少其各种不利影响。 对服务，要求将环境因素纳入产品的设计和所提供的服务中，采用“绿 色设计”，消除产品形成后对环境产生的负面影响。 1 9 9 7 年4 月，国家环保局关于推行清洁生产的若干意见中明确提出把轻 工业作为开展清洁生产工作的重点行业。中国轻工业总会则强调要把“加强环境 保护，依靠科技进步，实施清洁生产，走可持续发展道路”作为轻工业结构调整 的重要指导思想和必须遵循的原则，并于1 9 9 7 年8 月发布了造纸、酿造、皮革工 业环境保护行业政策、技术政策和污染防治政策，明确了三个行业污染防治规划， 规定了鼓励、限制和禁止企业规模、工业技术路线及产品的方向，提出了实施清 洁生产的技术导向意见，推荐了污染防治、综合利用的成熟技术。因此我国造纸 行业特别是废纸造纸行业的清洁生产有着广阔的前景。 1 1 - 3 废纸造纸企业推广清洁生产的意义 以废纸及废纸壳再生资源为原料的造纸企业，历来都是水资源使用和水污染大 户。是水资源浪费和水环境污染严重的企业之一。其主要原因是，整体管理水平不 高，缺乏专业技术人才，设备维护不到位，工艺技术及布局落后与不合理，缺乏废物再 利用的认识。传统的末端治理理念较强，但末端治理的资金和可靠的治理技术比较 馈乏，更无力负担末端治理的高额费用，是造成以再生资源造纸企业成为严重污染 大户的原因。也是长期困扰环保管理的一大难题。如何使以再生资源为原料的造 纸企业，成为轻污染或不污染企业，是环保部门一直探讨的科研课题。 联合国环境规划署在总结和分析了各国开展生产过程预防污染的基础上，提出 了新形势下环保战略，由被动向主动转变的清洁生产方案。也就是“将综合预防性 3 重庆大学硕士学位论文 环保策略持续运用于生产过程、产品和服务之中，以提高生态效率，并减少对人类和 环境的威胁”。及合理使用原料和能源，降低所有排放废物的数量和毒性。认真实 施清洁生产，是改变用再生资源为原料造纸企业持续发展及生存的唯一可行的机遇 和出路。 通过对废纸造纸企业清洁生产评估的全过程，可以确认清洁生产的认真实施， 可以使利用再生资源废纸壳、废纸为原料的造纸企业实现节能、降耗、增效、轻 污染或无污染的目标。使之成为具有可持续发展、生命力强的企业。 1 2 废纸造纸废水循环回用研究进展 废纸造纸废水的循环回用就是将废纸造纸各工艺过程的排出水经过一定的工 艺处理或者直接回用于对水质要求较低的工艺段。在废纸造纸过程中，白水较易 于实现回用，制浆废水一般需经过处理后才能做到回用。循环回用的最高目标就 是做到废水的“零排放”。 “零排放”的概念最早出现予1 9 7 0 年代，其指在工业生产中无过程污染物产 生和无污染物排放。直到1 9 9 4 年，零排放才被提升为一种理论体系，用于指导人 类走向可持续发展【刀。废水“零排放”可被视为清洁生产的一种特殊类型，即在生 产耗水工艺中产生的废水全部回用，进行封闭循环，因此基本上没有废水排出系 统之外。在污染控制方面，零排放策略应属于行业总量控制范畴。零排放不一定 要求将废水处理达标，而只考虑将废水处理后符合生产工艺的要求，甚至可以考 虑改革生产工艺，让其符合回用水的要求。我国目前已见有造纸、电镀、印染、 铜矿等企业废水零排放的报道【引。 目前，制浆造纸工业所谓的“零排放”主要指废水的零排放或水中污染物的 零排放。据国内外的文献报道，废纸造纸废水不仅能够较容易地做到达标排放， 而且如果能够进行深度处理，还可以做到回用于生产，做到废水的封闭循环和零 排放。零排放对造纸企业来说，具有十分诱人的前景。在满足环保要求的同时， 还能够节省废水处理设施的运行费用，节约水资源费，降低吨纸的生产成本，使 企业获得巨大的经济效益、环境效益和社会效益【9 j 。 1 2 1 国外造纸废水循环回用研究进展 国外对废纸制浆造纸厂的废水处理和循环回用比较重视，现在非脱墨废纸造 纸厂的废水已基本做到零排放，脱墨废纸造纸厂正在努力实现零排放。例如：目前 美国新建的非脱墨再生纸和纸板厂都已实行零排放。如美国1 9 9 6 年8 月扩建完成 的c e d a r 河纸板厂【1 0 1 ，年产3 2 万t 花岗石纹挂面纸板，以1 0 0 废纸芯层为o c c ， 面层为m o w ( 办公室废纸) 1 为原料。每天用水量为7 6 0 0 m 3 ，折合每吨成品用水量 只有3 8 m 。美国的m i c k i n l e y 纸板厂i n l ，其以1 0 0 o c c 废纸为原料，年产1 9 4 1 绪论 万吨挂面纸板，每吨成品耗水量仅为1 5 m 3 ，主要是补充在生产纸板时蒸发掉的水 分，号称北美第一家实现完全零排放的非脱墨废纸造纸厂：荷兰k n p b t 集团下属 的k a p p az u p i c h 纸厂【1 2 _ 3 1 ( 位于德国的z u l p i c h ) ，该厂采用废纸生产瓦楞纸和纸 板，生产中每吨产品补充清水仅l m 3 ，完全没有废水排放。 非脱墨再生纸和纸板厂的废水治理和排放 为了估量和了解非脱墨废纸造纸厂废水治理和循环回用的现状，加拿大的 b e a k 咨询公司和美国的大气与水域改进委员会( n c a s i ) 1 9 9 5 年曾对两国2 5 家 非脱墨废纸造纸厂进行了详细的调查1 1 4 1 ，其中b e a k 公司调查了1 6 家工厂，n c a s i 实地访问了9 家工厂调查结果表明，这些工厂基本都实现了废水的循环回用，其 中有1 0 家工厂己达到零排放的要求。 脱墨再生纸厂的废水治理 与非脱墨再生纸和纸板厂相比，脱墨再生纸厂的废水处理和零排放要复杂和 困难得多。脱墨再生纸厂主要生产印刷用纸，可分为两大类，即以新闻纸废纸( o n p ) 生产新闻纸的再生纸厂和以m o w 废纸生产高级纸的再生纸厂。目前这两类再生 纸厂发展非常迅速，如我国上海的韩松纸厂即属此类嘲 脱墨再生纸厂的废水零排放技术已完全成熟可进入商业化应用，但可能要增 加若干投资。目前美国新投产的脱墨再生纸厂均已接近于实现零排放目标。例如， 美国最近建成的，被誉为城市森林制浆厂的第一城市纤维公司( 位于马里兰州 h a g e r s t o w n 市) 【1 6 1 ，用m o w 为原料，日产5 0 0 t 高质量商品浆，成品白度可达8 5 8 8 ，其质量可与漂白阔叶木硫酸盐浆媲美。废水排放量仅1 6 6 m 3 t 浆( 下一 步计划要减少到7 m 3 t 浆) 。废水经过两级处理( 澄清与生化处理) 后又经过超滤，才 排入水体。而且在排入水体前。还要通过热交换器与冷却器将水温降到接近水体 的温度，以尽量减少对水体的影响。 1 2 2 国内造纸废水循环回用研究现状 我国的废纸造纸企业绝大多部分采用的是非脱墨工艺。出于企业的长远发展 的考虑以及社会责任感的增强，很多企业都在积极地开展造纸废水循环回用甚至 是零排放的研究，并且取得了一定的成绩。目前，己有国内废纸造纸企业实现了 废水零排放的报道，如广东中山联合鸿兴纸业公司【1 7 1 和广卅i 莲花山造纸厂【1 8 j 。 1 2 3 国内外循环回用措施比较 比较国内外实现废水零排放企业的情况，可以发现国内外的零排放措施有很 大的不同。国外企业比较重视废水的在线处理，污染负荷较低的操作单元的排水 直接或经过简单处理后回用于对水质要求不高的操作单元；需要清水的部分尽量实 现闭路循环；f 艮少建设末端处理实施处理废水。国内企业的思路则侧重于废水先处 理、后回用，纸机白水经过超效气浮后回用于制浆和造纸车间，制浆废水经过多 5 重庆大学硕士学位论文 级处理后再回用于生产的各个工段。 仔细分析和综合国内外循环回用实现的措施，我们提出了一种实现废水封闭 循环的新思路：融合国内外的措施，在线的废水处理和闭路循环与末端的废水处理 相结合，并结合国内企业管理滞后、技术水平落后的实际情况，开展清洁生产审 核工作，通过多种途径来实现废纸造纸废水的封闭循环。 1 3 废纸造纸废水的特性 废纸造纸废水的物理化学特性与传统植物纤维造纸废水相比有很大的不同。 并且不同废纸造纸企业因废纸种类、来源、处理工艺以及技术装备情况的不同， 其所排废水特性也有很大差异，即使是同一家企业在不同的生产周期，其排出废 水也差异很大。 废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、 漂洗等过程中，产生大量的洗涤废水。该废水不仅s s 含量高、色度大，而且还含有 大量成分复杂的c o d 物质。这些c o d 物质由可溶性的浆料、化学添加剂及不溶 的纤维等有机物组成。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性有所不同， 其污染物含量大致为：c o d c r6 0 0 2 4 0 0m g l ，b o d 51 2 5 5 8 5 m g l ，s s6 5 0 2 4 0 0m g l ，色度4 5 0 9 0 0 倍，外观呈黑灰色。洗涤废水量为1 0 0 2 0 0 t t 纸【1 9 埘】； 与通常的抄纸工艺一样，在废纸再生造纸的抄纸部分，也产生含有纤维、填料和化学 药品的“白水”。对该废水常采用气浮法进行处理，回收纤维和填料，并使处理后的 “白水”得以循环使用。白水的污染负荷相对较低，大致为：c o d5 0 0 8 0 0 m g 化 s s4 5 0 9 0 0 m g l ，色度4 0 0 6 0 0 倍 2 2 1 。 废纸造纸废水的主要特点为： ( 1 ) 废水量大，一般单是每生产1t 脱墨浆，废水量就高于3 0 1 0 0t ，若再 加上打浆、净化和纸机湿部所产生的废水，则废水量就更大。 ( 2 ) 废水中含有的悬浮物主要有油墨、纤维、填料及助剂等，其絮凝物经 6 5 0 灼烧后的组成见表1 1 。 表1 1 废水中絮凝物的组成 t a b l e1 1t h ec o m p o s i n go f f l o c c u l e si nw a s t ew a t e r 6 1 绪论 ( 3 ) 废水中s s 、c o d 、b o d 等污染指标较高，c o d 含量比b o d 含量高， 一般为3 ：1 ，且废水颜色较深。表1 2 是广东两家造纸厂的有、无脱墨废水分析检 测结果，从表我们可以看出：尽管由于两家造纸厂所用的废纸原料及脱墨工艺的 不同造成其脱墨废水中s s 、c o d 、b o d 的含量有较大的差别，但是，这些污染指 标均大大超过国家所规定的造纸工业废水排放标准，且在脱墨废水中一般是c o d 含量高、b o d 含量低，b o d c o d 3 0 ，因而造成脱墨废水的可生化处理性差。同 时，国外最新的研究结果还表明，在脱墨废水中含有有毒的氯化物质，这就更加 重了脱墨废水对环境的危害性。因此，对脱墨废水的处理是十分有必要的。 表1 2 废纸脱墨废水的污染指标 t a b l e1 2t h ec o n t a m i n a t i v ei n d e xo fd e i n k i n gr e c y c l e dp a p e r m a k i n gm i l l s 2 0 0 0 年，国家颁布了造纸工业水污染物排放标准( g w p b - - 1 9 9 9 ) ，其 中规定废纸造纸企业废水排放量为6 0 m 3 t 纸，这一指标对于老企业比较适合，但 对近几年新建的企业就过于优惠。据报道，一些迅速发展的中外合资企业吨纸废 水仅2 5 m 3 或更低田j 。 为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国水污染防治法， 防治环境污染，促进造纸工业生产工艺和污水处理技术的进步，根据全国水污染 防治工作的需要和造纸行业的发展情况，国家环保总局决定对造纸工业水污染 物排放标准( 标准编号g b 3 5 4 4 - - 2 0 0 1 ) 进行修订，并于2 0 0 3 年9 月2 2 日发布 公告。废纸造纸企业排放的水污染物执行表1 3 规定的排放限值，实施方案为：2 0 0 4 年1 月1 日起，新、扩、改建废纸制浆造纸企业开始执行；2 0 0 4 年1 月1 日前通 过环境影响评价审批的废纸制浆造纸企业自2 0 0 5 年1 月1 日起执行。 国家对造纸工业水污染物排放标准的修订，在一定程度上反映了对全国 废纸造纸废水目前排放情况控制和今后一段时间的发展趋势，即：同时控制c o d c r 和b o d 5 ，逐步转变为以控制b o d s 为主，并从严控制；同时控制污染物排放浓度 和排放负荷，逐步向控制排放负荷过渡。随着国家对废纸造纸废水排放标准的迸 一步严格控制，将实现废纸造纸废水排放量的大大减少并最终实现零排放。 7 重庆大学硕士学位论文 表1 3 废纸制浆造纸企业水污染物排放限值 t a b i e1 3t h ee f f l u e n t l i m i t e d v a l u eo f w a t e r p o l l u t a n t i nr e c y c l e d p a p e r m a k i n g m i l l s 1 4 课题研究的目的和内容 1 4 1 研究目的 通过查询大量的文献，结合调研及实践情况，总结我国废纸造纸企业生产及 环保的现状，探索废纸造纸企业清洁生产及废水的循环回用措施，以达到节省废 水处理设施运行费用，节约水资源，降低吨纸生产成本，减少对环境的污染，获 得更高的经济效益、环境效益和社会效益的目的。 1 4 2 研究内容 开展清洁生产审核 ( 1 ) 分析我国废纸造纸行业生产和环保发展现状及发展前景，进行清洁生产潜 力分析； c 2 ) 进行以废水零排放为主要目的试点企业清洁生产审核工作，验证废纸造纸 行业的清洁生产潜力，并进行本行业的清洁生产方法研究； ( 3 ) 进行废纸造纸行业清洁生产技术信息资料的收集，实用技术和工艺的应用 推广工作；提出我国废纸造纸企业实现零排放的可行的技术路线； ( 4 ) 总结分析清洁生产审核工作中遇到的困难和障碍，提出相应的对策和措 施。 实施白水封闭回用 ( 1 ) 进行白水封闭回用相关的理论的研究； ( 2 ) 提出实施白水封闭回用的原则和具体技术路线和措施； ( 3 ) 探讨纸机白水处理与回用实例； ( 4 ) 总结白水封闭回用可能带来的影响产品质量及正常生产的各种问题，并提 出具体解决办法。 制浆废水处理后回用 探讨各种方法处理制浆废水的效果，并对各种方法的优缺点进行比较； 废纸造纸工艺模型评价 8 1 绪论 ( 1 ) 介绍清洁生产评价和水环境影响评价的标准、方法； ( 2 ) 根据工程实例，进行废纸造纸工艺的清洁生产评价和水环境影响评价，并 提出相应的建议和对策。 1 5 本章小结 本章总结了我国造纸行业特别是废纸造纸行业的生产及污染现状，结合国家 水污染控制标准展望其开展清洁生产及水污染防治的发展趋势；探讨了国内外废 纸造纸企业开展废水零排放的实践，并对废纸造纸废水的特性进行了分析；最后 提出了本课题研究的目的和内容。 9 2 废纸造纸企业的清洁生产 2 废纸造纸企业的清洁生产 2 1 清洁生产的内涵 根据清洁生产的定义，清洁生产内涵的核心是实行源削减对生产或服务的全 过程实施控制。 从产生污染物的源头，削减污染物的产生，实际上是使原料更多地转化为产 品，是积极的、预防性的战略，具有事半功倍的效果；对整个生产或服务进行全 过程的控制，即从原料的选择、工艺、设备的选择、工序的监控、人员素质的提 高，科学有效的管理以及废物的循环利用的全过程控制，可以解决末端治理不能 解决的问题，从根本上解决发展与环境的矛盾【2 4 l 。 2 2 清洁生产潜力分析 随着废纸回收利用的快速增长，废纸己成为造纸工业的主要原料之一。最大 限度的回收利用废纸是造纸工业实现清洁生产，走可持续发展的主要方向。但是 在废纸再生造纸的过程中，还会有污染物的产生，主要是排放的废水及废渣。 调查表明，管理水平低下、生产技术和装备水平落后等导致原材料利用率低、 能耗大、排污大的情况同样普遍存在于废纸造纸企业。许多企业包括大企业，无 计量设备或计量设备失灵、不全，用水、排水无定额考核指标，蒸汽管道、水管 道跑冒滴漏等现象严重。据估算，仅通过强化企业管理而毋须投入大量资金即可 削减3 0 4 0 的污染物排放量，同时还能够提高产量，降低成本，获得明显的经 济效益。 山东某板纸厂【2 5 】于2 0 0 2 年1 月至1 0 月实施了清洁生产审计工作，在专家小组的 帮助下，从管理、技术、工艺、设备、废物利用、过程控制、产品质量改善、原 材料与能源的替代以及员工素质的提高等方面寻找清洁生产的机会。清洁生产方 案实施后为企业带来了显著的环境效益和经济效益。吨纸新鲜水耗量削减3 3 2 ， 吨纸废水排量、c o d 排放量及悬浮物分别减少3 3 3 、2 0 和4 0 9 。该厂投资5 9 万元实施全部的1 9 个中低无费方案后，每年获得经济效益4 9 3 1 8 万元；投资 5 0 0 多万元实施两个高费方案，即改造污水处理场与增设水份定量自动控制装置， 将进一步增加经济效益1 3 7 6 万元。该厂清洁生产工作的开展，说明我国废纸造 纸企业开展清洁生产有巨大的潜力。 鉴于我国废纸造纸行业的生产工艺和技术现状以及行业特点，在一段较长的 时间内，要想实现工艺的根本改进和废水处理的重大突破仍然是比较困难的，以 后的发展方向应该着重于减少废水产生量及废物综合利用的清洁生产措施上1 2 6 】。 重庆大学硕士学位论文 2 3 清洁生产审核方法 作为一种新的环境战略和思维方式，清洁生产的具体实施要依靠各种清洁生 产工具，这些清洁生产工具包括清洁生产审核、i s 0 1 4 0 0 1 环境管理体系、生态设 计、生命周期评价、环境标志、环境管理会计等。而清洁生产审核是目前最主要 的清洁生产工具，它是对企业现在的和计划进行的生产和服务实行预防污染的分 析和评估程序，是企业实行清洁生产的重要前提，在实施预防污染分析和评估的 过程中，制定并实施减少能源、水和原材料使用，减少或消除产品、生产和服务 过程中有毒物质的使用，减少各种废物排放及其毒性等方案。清洁生产审核包括 对企业生产全过程的重点或优先环节、工序产生的污染进行定量监测，找出高物 耗、高能耗、高污染的原因，然后有的放矢地提出对策、制定方案，减少和防止 污染物的产生企业实施清洁生产审核的最终目的是减少污染、保护环境，节约 资源，降低费用，增强企业自身的竞争力。 2 3 1 清洁生产审核的思路 国家环保总局和有关机构曾编写相关教材【z t z s 来指导清洁生产审核工作，但 这些教材都偏重于在方法上和工作程序上对企业的清洁生产审核进行指导，缺乏 具体的行业指导。因此在实际工作中，应根据具体行业以及企业情况作适当的调 整。我们根据浙江省废纸造纸行业清洁生产审核试点的实例，按照上述教材中所 提供的方法和程序，并且结合企业的实际情况，不断摸索与改进，探索出了一条 适合废纸造纸企业清洁生产审核的方法，并取得了较好的效果，这些经验与方法 也可以用来指导其它废纸造纸企业的清洁生产审核工作。 清洁生产审核的总体思路主要有三方面：废物在哪里产生? 即污染源清单； 为什么会产生废物? 即原因分析；如何减少或消除这些废物? 即方案产生和实施。 废纸造纸行业的清洁生产审核是以废水的零排放为主要目的，因此工作的核心是 降低清水的使用量，减少废水的排放量，为最终实现零排放的目标打下基础。 2 3 2 废水的循环回用改造 在企业的现场调查中，我们发现企业的工艺用水和排水存在很多不符合清洁 生产原则的地方，实施清洁生产的机会很多。为了实现废水零排放的目标，我们 提出了双路废水循环回用系统：一是造纸白水做到完全封闭回用，其中一部分实现 在造纸车间内部直接回用，不能直接回用的，进入多圆盘过滤机，回收纤维，减 降污染负荷后，部分重新回用于造纸系统，部分用于制浆车间；二是制浆废水部分 回用于本车间，不能回用的进入制浆废水处理设施处理，处理后的废水做到回用 于制浆车间。 根据上述原则，在清洁生产审核的过程中，我们对企业的废水流程进行了循 环回用改造，这也是废纸造纸企业清洁生产审核的重要内容。 1 2 2 废纸造纸企业的清洁生产 改造前，整个企业的废水回用率较低，见图2 1 。在制浆车间，仅部分圆网浓 缩机的排水回用于碎浆机用来打浆，其余各工段产生的废水全部经地沟排入废水 处理站，处理后达标外排。造纸自水经地沟进入浅层气浮池，回收纤维，大约7 0 的处理后白水进入制浆车间，主要用于洗浆、碎浆，其余白水外排，白水不能够 在造纸车间做到回用。吨纸的排水量大约为5 0 m 3 铡浆废水+ 遗纸白 图2 1 改造前废水处理流程 f i g2 1 w a s t e w a t e rp r o c e s s i n gf l o wb e f o r em o d i f i c a t i o n 改造后，见图2 2 ，制浆废水经处理后达到能够重新回用于制浆的标准，稀自 水实现在造纸车间内封闭回用，采用多圆盘过滤机白水回收系统替代浅层气浮池 来处理浓白水，处理后的白水一部分重新回用于造纸车间，一部分回用于制浆车 间。预计吨纸排水量小于5m 3 。废水的循环回用不但减少了废水的排放量，而且减 少了清水的使用量，但具体工作中也存在着投资大、管道安装困难以及对正常生 产及产品质量存在潜在负面影响等等问题堕待解决。 2 3 3 清洁生产审核的要点 企业清洁生产审核是一项系统的工作，在审核的各个阶段要分清主次，突出 工作的要点。对于废纸造纸企业开展清洁生产审核，要突出以下要点： 确定审核的重点 审核的重点可以通过生产单元的排污状况确定，审核重点可以为某一车间、 某个工段、某个操作单元、也可以是某一种污染物、水、蒸汽或电。在废纸造纸 企业的清洁生产审核中，我们确定制浆和造纸车间为审核重点，因为绝大部分用 水和废水均来自这两个车间。并且这两个车间的用水和废水量较大的操作单元比 较集中，例如：制浆车间的水力碎浆机、圆网浓缩机，造纸车间的网部、压榨部。 要通过审核重点的水平衡，找出清水使用、废水产生的环节，并从原材料投入、 工艺设备、生产技术、过程控制和运行管理等方面寻找原因，为清洁生产方案的 重庆大学硕士学位论文 产生提供依据。 剜 浆 车 问 造 纸 生 问 r 。 成品纸 图2 2 改造后废水循环回用流程 f i g2 2 w a s t c w a t e rc i r c u l a t i o np r o c e s s i n gf l o wa f t e rm o d i f i c a t i o n 1 4 2 废纸造纸企业的清洁生产 绘制工艺流程图 工艺流程图以图解的方式整理、标示工艺过程及进入和排出系统的物料、能 源和废物情况，审核人员能够通过它全面地对审核重点进行实测和分析。此外， 工艺流程图能够为清洁生产方案的产生和工艺的改进提供方便。 编制水平衡图 水平衡图要针对审核重点编制，水平衡是物料平衡的一部分在废纸造纸企 业，水资源的耗费和废水处理的费用所占企业的成本很高，完整、准确的水平衡 图对清洁生产审核的成功至关重要。 加强原料的管理 实际工作中，我们发现绝大部分企业原料的管理不尽人意。原料收购质量把 关不严、贮存管理不善等问题普遍存在，这些问题都会影响废水的污染负荷，对 废水的回用及处理造成困难。强化原料收购质量管理、加强原料贮存管理是可行 的清洁生产方案。 应用清洁生产技术 应用先进的清洁生产技术不但能够为企业减污、降耗、节能、增效，而且能 够提升企业整体的技术水平。清洁生产审核人员应密切关注并合理选