造紙行業改善工藝與清潔生產
1 引言
隨著社會經濟的快速發展，人們對紙的需求也日益增加，特別是中高檔紙制品，但是造紙業是一個能耗高、污染重的大戶，原來我們一直把造紙業污染物的末端治理視為重點，將造紙業污染物的達標排放作為目的，現在面臨著環境污染嚴重、生態破壞加劇和自然資源短缺的三重壓力下，單純的末端治理已遇到挑戰，被動式的補救處理已不能滿足環境要求。所以，我們需要從造紙業的源頭減少資源、能源的消耗，提高資源利用率，降低污染物的產生量和排放量，即最大限度地發展造紙業的清潔生產，才能實現造紙業的可持續發展、對環境影響最小化。
2 清潔生產的涵義
清潔生產是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生與排放，以減輕或者消除人類健康和環境的危害。其內容包括清潔能源和原材料的高效利用、清潔的生產過程和清潔的產品。
2.1 清潔生產的目標
2.1.1 自然資源和能源利用的最合理化
提高資源、能源的利用效率，爭取以最少的資源和原材料的消耗，生產出最多的產品，提高更多的服務。而且報廢的產品經循環回收利用還能作為原材料和能源直接或間接回到生產工藝流程中，實現了物料的循環多級利用。
2.1.2 經濟效益最大化
在源頭上減少了物料的消耗，使其利用率最大化，降低了生產成本;采用了清潔的生產過程，減少了工藝流程中污染物的產生量和排放量，降低了污染治理成本，同時獲得了更多的產品和服務，大大提高了企業的經濟效益。
2.1.3 對人類健康和環境危害最小化
生產產品時，產生的污染物經過末端治理達到污染物排放量和對環境影響的最小化;經清潔工藝流程生產出來的產品，在服務過程中，不對環境和人類健康產生有害的影響，在報廢后，還能回收循環利用，實現了物料的高效利用。
3 造紙業生產工藝流程
現代造紙工藝可大致概括由兩個環節組成，即制漿段和造紙段。
3.1 制漿段
制漿是造紙的第一步，將植物纖維原料分離出纖維而得到白色紙漿和漂白紙漿的過程，我國所用的植物纖維原料種類很多，有針葉樹木材、闊葉樹木材、草類植物、韌皮纖維類、種毛纖維類和廢紙纖維類。制漿方法有機械法、化學法和半化學法。
3.2 造紙段
造紙段可大致分為調制、抄造、加工等工序。
4 我國造紙業現狀和存在問題
我國造紙工業正處于高速發展階段，全球紙和紙板生產與消費每年以2%一3%的速度增長，而中國的近10年來以18%的增幅列全球的首位。所以，隨著紙質消費的增加，產量也隨之增加以滿足人們的需求，目前年總產量已超過3000萬t。而且紙質的品種也多樣化，總體上對中高檔紙質的需求呈快速上升趨勢。
由于造紙業本身就是消耗高、污染重的產業，故隨人們對紙質需求的增加，帶來的環境問題也越來越多，最明顯的是水環境問題，因為造紙過程中需要大量的水且添加多種助劑，會產生大量由紙機排水(造紙白水)、抄紙廢水和綜合污水組成的廢水。制漿工藝過程產生的各種廢水、廢渣，如果不對其進行及時有效的末端治理而隨意排放，則會對周圍環境造成嚴重的污染。我國廢紙回收率低，一般是以草漿造紙，只利用了原料的40%左右，資源利用率低，廢棄物排放量大。
5 清潔生產機會分析
推行造紙業清潔生產，就需要摒棄高消耗、高污染的資源型生產模式，不以犧牲環境為代價用最少的投入獲取最大的收益。對造紙過程進行生命周期全過程的清潔生產，從源頭上節約資源、削減污染，對于最后的污染物再進行有效地末端治理。本文將從清潔生產內容的幾個方面進行造紙清潔生產機會分析。
5.1 清潔的能源和原材料
我國所用的造紙原材料種類很多，有針葉樹木材、闊葉樹木材、草類植物(蘆葦、芒稈、麥草、稻草、高粱稈)、韌皮纖維類、種毛纖維類和廢紙纖維類。由于木材資源短缺，草類植物資源利用率低，產生的廢棄物多，所以企業應充分利用廢紙漿以實現物料的循環回收利用，保護生態環境，降低生產成本，達到從源頭削減污染、節約資源的目的。
5.2 清潔的生產過程
5.2.1 采用無廢或少廢的工藝技術
(1)發展機械制漿法。
機械法制漿生產成本低，得率高(約90%-98%)，不用或少用化學藥品，對環境的污染小，但磨木漿使木素與非纖維素組分絕大部分未被除去，紙易發黃。后來在預熱磨木漿的基礎上，加入化學制漿法化學品用量5%左右化學品，這樣既高得率、少污染，又使紙漿具有化學漿的優點。
(2)采用無氯、少氯的漂白紙漿新技術。
傳統的紙漿漂白采用氯作漂白劑，可產生大量含有有機鹵化物(AOX)的廢水，AOX具有三致性且沒有方法將其分解，排到環境中會造成嚴重的污染，故我國目前鼓勵企業采取無元素氯漂白技術(ECF)和全無氯漂白技術(TCF)。ECF以ClO2替代Cl2作為漂劑的中濃漂白技術，使紙漿漂白廢水中AOX的含量降低了93%，而且采用ClO2后能改變AOX的性質，使其毒性近于消失[3]。進一步發展形成TCF，即不用任何含氯的漂劑如H2O2、O3等作為漂劑對紙漿進行漂白，從根本上消除氯化有機物的生成，滿足的清潔生產要求。
5.2.2 加強廢水的處理與回收利用
(1)蒸煮黑液的處理。造紙工業的主要污染源來自蒸煮黑液，它幾乎集中了制漿造紙過程90% 的污染物，其中含有大量木質素和半纖維素等降解產物、色素、殘堿等，是一種堿性高、COD高、木質素含量高的難降解廢水。如果不對其進行有效的處理和回收利用，任其排放，不僅對水環境造成嚴重污染，還是對資源的巨大浪費，所以我們要對其進行堿回收和木質素提取。
采用燃燒法堿回收，企業可以利用濃縮黑液燃燒產生的熱量可用于工藝或發電，苛化產生大量可回收的NaOH，將苛化后澄清的白液可重新用于紙漿蒸煮，苛化產生的白泥高溫煅造可回收石灰用于苛化過程。由此可知，燃燒法堿回收可充分高效地利用資源和能量，但是此方法易受黑液硅成分的影響，因此，我們要大力推廣除硅技術，提高堿回收的整體效率。
黑液中存在大量的木質素，可回收生產出木質素磺酸鹽產品，用于多種工業助劑的原料，實現資源的多級利用。
(2)中段水和白水的處理。中段水是蒸煮黑液提取后在篩選、洗滌和漂白過程中排出的廢水、其排放量大，含有許多難降解的有機溶出物、固體懸浮物，故需要用物理、化學、生物幾種處理方法相結合的多級綜合處理方法，減少污染物的排放量。
白水是指抄造過程產生的廢水，所含的污染物較低，采用全封閉系統，提高白水回收率，將白水直接或簡單處理返回到工藝流程中，避免水資源的浪費。
5.3 清潔的產品
生產的紙質在使用過程中不能對環境和人類健康產生不利的影響，且在使用后可以分類回收重新利用，作為廢紙纖維造紙的原料。
5.4 加強管理與監督
對于企業自身來說，需要加強對生產工藝流程和污染物的控制，防止出現跑、冒、漏、滴的現象，避免不必要的損失。及時更新工藝技術以減少物料的消耗、污染物的產生量和排放量。
對于相關監管部門來說，加強對其污染物排放總量和污染物達標排放的監管，運用清潔生產指標評價定期評價造紙企業的清潔生產程度，分析造紙生命周期中還可以實施清潔生產的機會。
6 結語
由我國造紙業存在的問題和清潔生產機會分析可以看出，造紙企業可以從物料有效回收綜合利用、先進的工藝改造、廢水處理等方面尋找更多清潔生產的機會，實施清潔生產方案，合理利用資源，將原料最大限度地轉化為產品，從而使得污染物產生量和排放量降到最低點，有效地解決對環境造成的污染問題，提高企業的經濟效益，實現不以環境破壞為代價的造紙工業的可持續發展。
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