針對(duì)不同工藝，研發(fā)突破10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及11項(xiàng)支撐技術(shù)，形成了5套科技創(chuàng)新集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過(guò)程控制——

“現(xiàn)在我可以自信地說(shuō)，綠色造紙?jiān)谖覀冞@代人手中實(shí)現(xiàn)了!”中國(guó)工程院院士、華南理工大學(xué)教授陳克復(fù)高興地說(shuō)。去年他與多位專家到技術(shù)成果應(yīng)用企業(yè)山東太陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司考察時(shí)，大家驚喜地發(fā)現(xiàn)：廢水處理后的排水口水質(zhì)清澈，蘆葦叢生，成為當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)著名景點(diǎn)，還有很多新人在此拍攝婚紗照。

針對(duì)造紙行業(yè)水污染的重大問(wèn)題，近10年來(lái)，陳克復(fù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同工藝，研發(fā)突破10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及11項(xiàng)支撐技術(shù)，形成了5套科技創(chuàng)新集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了制漿造紙清潔生產(chǎn)與水污染全過(guò)程控制，通過(guò)全行業(yè)共同努力，造紙行業(yè)摘掉了排污大戶的帽子，樹(shù)立起我國(guó)造紙的新形象。

國(guó)家連續(xù)4次發(fā)文整治造紙業(yè)

造紙是我國(guó)重要的基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，2011年產(chǎn)量近1億噸，居世界第一。但隨之而來(lái)的是水環(huán)境污染問(wèn)題也日益突出，數(shù)據(jù)顯示，2011年造紙行業(yè)廢水排放總量達(dá)38.3億噸，約占工業(yè)廢水排放總量的1/5;化學(xué)需氧量(COD)排放總量達(dá)74.2萬(wàn)噸，約占工業(yè)COD排放總量的1/4，被社會(huì)稱為“污染大戶”。

“當(dāng)年國(guó)家連續(xù)4次發(fā)文，明確提出專項(xiàng)整治造紙這一重點(diǎn)排污行業(yè)，嚴(yán)控廢水和COD排放量。解決造紙行業(yè)水污染是迫在眉睫的重大科技難題。”陳克復(fù)回憶道。

陳克復(fù)1971年到天津輕工業(yè)學(xué)院任教并開(kāi)始進(jìn)修制漿造紙專業(yè)，師從我國(guó)造紙專家隆言泉教授。“隆老師常說(shuō)，什么時(shí)候我們能把造紙污染、設(shè)備落后這兩大難題解決了，才算有真正的進(jìn)步。”這句話他一直銘記在心。

1994年，我國(guó)發(fā)生了震驚中外的“淮河流域水污染事件”，造紙企業(yè)排放未經(jīng)過(guò)處理的廢水是引發(fā)此事的重要原因。“排出來(lái)的水都是黑的。”聽(tīng)到有人如此描述污染地的情況，他痛心不已，“我這輩子的首要目標(biāo)，就是要想辦法解決造紙行業(yè)的污染問(wèn)題”。

2011年，他帶領(lǐng)項(xiàng)目組聯(lián)合山東兩家大型造紙企業(yè)組建了產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

“我們的科研理念就是盡可能讓資源全利用。”陳克復(fù)提出，“第一，研發(fā)的技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)造紙行業(yè)全覆蓋;第二，改變?cè)旒垬I(yè)傳統(tǒng)的廢水末端治理模式，提出清潔生產(chǎn)與末端治理相結(jié)合的水污染全過(guò)程控制新模式，把廢水量降到最低。最終的目標(biāo)是讓造紙業(yè)水污染排放指標(biāo)優(yōu)于歐盟、美國(guó)等標(biāo)準(zhǔn)，水污染控制技術(shù)水平要達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。”

技術(shù)創(chuàng)下多個(gè)國(guó)際首次

“一項(xiàng)新技術(shù)的落地應(yīng)用，是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，會(huì)碰到很多不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題。”陳克復(fù)感嘆道。

針對(duì)COD濃度高、污染負(fù)荷重、常規(guī)處理方式難以達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械制漿廢水的預(yù)蒸發(fā)，再結(jié)合多效蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮后送堿回收系統(tǒng)燃燒處理，實(shí)現(xiàn)水污染物的資源化利用。

化學(xué)法制漿中，如何實(shí)現(xiàn)纖維素、半纖維素、木素三大組分的連續(xù)分離，是一道國(guó)際難題。實(shí)驗(yàn)室里可以用低酸分離半纖維素，但到了工廠，此方法不靈了，因?yàn)榈退岱蛛x會(huì)影響到后續(xù)的流程。正在團(tuán)隊(duì)一籌莫展時(shí)，他們從廣東人的“煲湯”中得到啟發(fā)。

“比如蟲(chóng)草在100攝氏度的高溫下，連續(xù)煮二三十分鐘，就能分離出其中的有益成分。能不能用這種方法分離半纖維素?”團(tuán)隊(duì)嘗試用熱水煮木材，不斷嘗試之下，他們發(fā)現(xiàn)用170攝氏度高溫蒸煮木片，就能成功分離半纖維素。

可要在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)170攝氏度的高溫環(huán)境，這又產(chǎn)生了新挑戰(zhàn)。為此，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)連續(xù)水解蒸煮技術(shù)、協(xié)同深度脫木素技術(shù)，在連續(xù)狀態(tài)下先后分離提取半纖維素、木素，最后剩下纖維素，成功實(shí)現(xiàn)纖維原料的全利用。這在國(guó)際上尚屬首次。

廢紙變成新紙最關(guān)鍵的脫墨處理流程，傳統(tǒng)使用的堿性脫墨技術(shù)是導(dǎo)致污染負(fù)荷嚴(yán)重的主要環(huán)節(jié)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了近中性脫墨技術(shù)和造紙廢水梯級(jí)循環(huán)回用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢紙制漿水重復(fù)利用率大于95%，造紙水重復(fù)利用率大于90%，節(jié)約了用水量，減少了廢水排放。

但如何在大型現(xiàn)代化廢紙制漿堿性系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)近中性脫墨?“這是我們研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)時(shí)面臨的較大困難。”陳克復(fù)說(shuō)，合作企業(yè)的廢紙制漿造紙生產(chǎn)線產(chǎn)量非常大，每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行。技術(shù)首先要在生產(chǎn)線上做生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)情況跟實(shí)際生產(chǎn)有差距，需要不斷調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。經(jīng)不斷協(xié)同合作，最終實(shí)現(xiàn)了技術(shù)應(yīng)用。

但技術(shù)問(wèn)題接踵而來(lái)。到了終端的制漿造紙廢水排放階段，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，采用工廠現(xiàn)有的常規(guī)污泥脫水處理和設(shè)備，根本無(wú)法處理達(dá)到資源化利用的干度。“又不能外送填埋處理，那樣做容易出現(xiàn)污染轉(zhuǎn)移和二次污染。因此，這個(gè)問(wèn)題不解決就無(wú)法實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用，嚴(yán)重影響該技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)的推廣應(yīng)用。”經(jīng)實(shí)地考察、技術(shù)交流，通過(guò)幾個(gè)月的艱苦奮戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出造紙深度處理污泥電滲透脫水處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污泥由原來(lái)的30%干度提高到45%以上，解決了污泥脫水的難題，為該技術(shù)的應(yīng)用鋪平了道路。

十年磨一劍。團(tuán)隊(duì)研發(fā)突破了10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及11項(xiàng)支撐技術(shù)，形成5套科技創(chuàng)新集成技術(shù)，創(chuàng)造了多項(xiàng)國(guó)際首次。

廢水等排放量已低于多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)

“采用我們技術(shù)的企業(yè)，不僅廢水處理成本降低了，單位產(chǎn)量廢水和COD排放指標(biāo)也遠(yuǎn)優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)，清潔生產(chǎn)技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。”陳克復(fù)說(shuō)，“特別是噸產(chǎn)品的COD排放量，通過(guò)多次第三方鑒定，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了歐盟標(biāo)準(zhǔn)的1/10。”

如今，項(xiàng)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)，已全部入選生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《HJ 2302-2018 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(guó)范圍內(nèi)推廣。相關(guān)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)線上及末端廢水處理中應(yīng)用，并推廣應(yīng)用到廣東、廣西、河南、河北等地的制漿造紙企業(yè)。

數(shù)據(jù)顯示，在該項(xiàng)目的推動(dòng)下，中國(guó)造紙行業(yè)廢水與COD排放總量比2011年下降38.2%和55%，廢水和COD排放量已低于多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)，摘掉了污染大戶的帽子。

“大家以為造紙都必須砍樹(shù)，事實(shí)上完全不是。”陳克復(fù)忍不住為造紙行業(yè)“正名”。他說(shuō)，“少用一張紙，少砍一棵樹(shù)”此類的公益廣告，初衷是好的，但對(duì)造紙行業(yè)的認(rèn)知仍然存在誤區(qū)。實(shí)際上，我國(guó)造紙?jiān)喜⒉豢靠硺?shù)，其中65%的原料來(lái)源于回收的廢紙，25%源于進(jìn)口或本土小部分桉樹(shù)木漿，10%源于甘蔗渣、竹子、蘆葦、麥草等其他廢纖維原料。

“當(dāng)年的造紙業(yè)污染問(wèn)題，現(xiàn)在看來(lái)基本解決了，但落后問(wèn)題還沒(méi)有百分百解決。我和我的老師一樣，寄希望于我的團(tuán)隊(duì)和學(xué)生，沒(méi)有做完的事情繼續(xù)做下去。”陳克復(fù)說(shuō)，“我們的技術(shù)不設(shè)壁壘，歡迎和行業(yè)其他企業(yè)共享技術(shù)成果。只有通過(guò)全行業(yè)共同行動(dòng)，造紙行業(yè)才能摘掉排污大戶的帽子，真正實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。”(葉青)