造纸新工艺（精选12篇）
造纸新工艺 篇1
摘要：造纸行业技术含量较低, 创新性少, 对环境污染大, 需要开发环保型造纸技术。通过几种材料的制备、合成及对其在制浆造纸工艺中的应用进行实验, 研究了环保型造纸新工艺的特点及应用。
关键词：水性环保型树脂,阳离子淀粉,造纸新工艺,研究应用
在工业发展过程中要注重环境保护, 利用创新技术生产环保型产品, 降低对环境的污染。造纸行业的污染较严重, 尤其要注重开发新技术、利用新技术, 对造纸工艺进行改进, 提高其技术水平和环保水平, 生产环保型产品。
1 我国造纸行业的发展现状及存在的问题
1.1 我国造纸行业的发展现状
1.1.1 越来越受政府重视
造纸行业在工业行业中属于极少数需求拉动型、市场潜力巨大的行业, 进口纸和纸浆的用量总额仅次于石油和钢材。国家已将造纸行业列入技术改造的重点行业之一, 制定了一批技改项目, 这将使造纸工业技术得到提高, 促进造纸工业结构的有效调整。
1.1.2 发展前景良好
根据纸板行业市场调查报告, 纸张及纸板年消费量与生产量的增长率从2002年以后一直都处于一个比较高的水平上, 说明我国的造纸行业正处于一个高速发展时段。
1.1.3 市场空间广阔
我国造纸行业有着广阔的市场空间, 吸引了许多国外企业进行投资。国外企业的投资不但带来了巨额资金, 也带来了先进的技术, 从而带动我国造纸行业的发展。
1.2 我国造纸行业存在的问题
近年来, 我国造纸工业处于快速发展的时间段, 同时一系列的问题也接踵而来, 对造纸工业的发展造成一定影响。我国造纸行业存在的问题主要如下。
1.2.1 对进口依赖大
原料的结构不仅对产品品种和质量有着影响, 还对企业的生产规模、机械装备水平、产品的生产技术水平、对环境污染的治理、产值等方面有着影响。当今世界各国的造纸原料中, 木材的使用占到了93%以上。用木材造纸, 能使产品质量得到提高, 在环境污染治理方面的技术也比较成熟。造纸行业对木材资源的需求量十分巨大, 由于我国的木材资源匮乏, 需要每年从国外进口大量的纸浆。
1.2.2 淡水资源匮乏
造纸工业的发展需要耗费大量的淡水资源, 而我国淡水资源匮乏, 对造纸工业的发展有一定的限制。
1.2.3 造纸技术水平低
造纸工业的核心技术水平低, 生产工艺流程不规范, 产品的合格率较低, 质量差的产品比例较高, 与世界各国造纸业对比处于较低的位置。目前我国的造纸技术没有创新性, 失去了核心竞争力。污水处理技术水平低, 没有科学合理的污水排外系统, 对污水排外管理不善, 对环境造成大量污染。
对于我国造纸工业来说, 解决这些问题具有重要意义, 这就要求我国造纸企业不断引进先进的造纸技术, 同时, 要进行自主创新, 改进生产工艺, 生产环保型产品。
2 环保型造纸工艺
我国造纸工业的发展要不断推进科学发展, 提高现有资源的利用率, 进行技术创新, 改进造纸工艺, 开创环保型的造纸新工艺。
2.1 阳离子淀粉在造纸工业中的应用
在许多可利用资源中, 淀粉是可再生资源。淀粉的使用对环境基本上没有污染, 最近几年, 化工淀粉的研究引起了我国许多部门的广泛关注, 许多专家利用淀粉研发了许多技术, 并应用到了诸多领域中。阳离子淀粉在造纸业中得到广泛应用, 其未来发展空间十分广阔。
阳离子淀粉是指淀粉在一定条件下与阳离子醚化剂反应生成的一类变性淀粉。叔胺烷基淀粉醚和季胺烷基淀粉醚是目前普遍使用的两种阳离子淀粉。下文简要论述阳离子淀粉的湿法、干法等制备方法以及阳离子淀粉在造纸工业中的应用。
2.1.1 制备阳离子淀粉
一般阳离子淀粉的制备方法可分为湿法制备和干法制备。湿法制备有水溶剂法和有机溶剂法两种, 其制备的一般步骤是:淀粉-打浆-除渣-混合-静置-精制-检验。
刘泽民等采用湿法制备了阳离子淀粉。准备250m L的三口瓶, 并向其中加入精制玉米烹调淀粉25 g, 去离子水30 m L, 控制好温度, 然后进行搅拌;在另一个小烧杯中添加去离子水10 m L、30%的Na OH溶液23 g和醚化剂20 g, 搅拌溶解并冷却到25℃左右;然后再加到淀粉溶液中搅拌, 搅拌3~12 h, 待其反应完毕后, 冷却到室温;真空抽滤, 洗涤3次, 洗涤时用95%的乙醇, 过滤完后, 进行回收。产物反应效率为88.8%, 取代度为0.068 3。
湿法制备阳离子具有反应条件温和、生产设备简单的优势, 但制备过程中也存在许多问题。阳离子化试剂一般采用环氧丙基三甲基氯化铵, 在阳离子淀粉制备时要进行纯化处理, 如果不处理, 那么剩余的环氧氯丙烷与副产物将对产品质量有影响。制备完成后, 处理中需要很多的溶剂冲洗去盐类, 在这个过程中就容易使得淀粉、试剂流失。
干法制备工艺中的阳离子试剂不需要精制, 干燥除去多余的产物, 不需要增加添加剂。干法制备有着制作工艺简单, 反应时间少等优势;同时有着反应转化率低, 固相反应发生时设备制作工艺要求十分高, 反应温度很高时会使得淀粉解聚变色, 对产品的质量有影响等劣势。
干法制备是将某种特定的阳离子化试剂加入少量的水或者有机溶剂中, 使其与淀粉发生反应, 然后制得阳离子淀粉的新制备工艺。其制备步骤是:搅拌混合-反应-中和-洗涤-过滤-干燥-压碎-筛选。
马冰洁等人用马铃薯淀粉作为原料, 醚化剂用3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵, 利用干法制备方法, 制备出了季铵型阳离子淀粉。在这个过程中分析了Na OH、醚化剂用量的多少、反应时间、温度、含水率对反应效率和取代度的影响。其中淀粉用量10 g、醚化剂用量1.16 g、Na OH用量0.123 g、反应时间3 h、反应温度80℃、含水率5%为制备的最佳条件。在最佳条件下其反应效率为69.7%, 取代度为0.07。
其他阳离子制备方法也在不断研究中, 例如微波法、反相悬浮聚合、胆碱的衍生物醚化剂、流态化技术等。
2.1.2 阳离子淀粉的应用
阳离子淀粉与带负电荷的物质有很好的亲和性, 而且与负电荷结合后, 不可逆性较高, 这在造纸工业中化学助剂的应用上十分重要。取代度在0.101~0.105之间的阳离子淀粉在造纸工业中的使用效果较好, 同时, 阳离子淀粉可在保证纸张成纸性能不变的情况下, 使用质量较差的造纸原料, 可解决木材原料不足的问题。
2.1.2. 1 用作纸张干强剂
阳离子淀粉由于带有正电荷, 能与负电荷的填料、细小纤维等十分紧密结合, 在造纸湿部作助留、助滤、增强剂的应用十分广泛, 用作造纸干强剂有着十分显著的效果。
阚兴传等对废纸回用过程中季铵型阳离子淀粉对其增强效果进行了深入研究。在研究中发现, 当温度为60℃、阳离子淀粉用量为1.0%、反应发生的时间是2.0h、p H值为5时, 其增强效果十分明显。
2.1.2. 2 用作造纸湿部添加剂
阳离子淀粉可中和浆料中带负电荷的物质, 增强填料和细小纤维的留着率, 还有助滤作用。阳离子淀粉还使得细小纤维的絮凝重新排列, 对湿纸的渗透性明显增强, 使得湿纸的排水量加大, 打浆时间变少了许多。
2.1.2. 3 其他应用
(1) 对造纸白水的处理
把阳离子淀粉用作絮凝剂处理造纸白水时, 所用的时间十分少, 而且操作流程十分简单, 投入的资金少, 对白水的处理效果十分明显。还可用阳离子淀粉进行涂布施胶。因为阳离子淀粉带有正电荷, 能够和带负电荷的纤维表面紧密结合, 使得表面纤维定向排列, 对纸张的强度有着十分明显的提高, 使得拉毛性能得到改善, 印刷后色调均匀、清晰度好。由于正电荷与负电荷能够发生中和反应, 可利用架桥的作用, 将纤维等组分紧密的联合在一起, 将细小的组分保留在纸页当中, 利用这点可使得再生纸的性能发生变化。
2.1.3 应用前景
阳离子淀粉的制备方法有许多种, 都有其独到性。利用不同阳离子淀粉的性质、不同的制备工艺等特点来制备阳离子淀粉, 能够节约生产成本, 降低对环境的污染, 在造纸工业上有着明显的经济效益和社会效益。因此, 阳离子淀粉在未来各领域将得到广泛应用。
2.2 水性环保型湿强树脂的研究及其在造纸工业中的应用
2.2.1 环保型湿强剂
目前用的湿强剂效果好, 但是价格普遍较贵, 且使用后对环境的污染较严重。环保型湿强剂的开发越来越受到人们的重视。研究人员在PAE树脂的基础上开发出PAA、CPAM、PA等湿强剂。PAA是阳离子型水溶性聚合物, 在箱板纸及液体包装用纸质材料的应用上十分重要, 效果十分显著。CPAM有干湿增强的作用, 将回收的纸张分解成浆十分容易, 固化反应用的时间很少, 能有效增强纸张的白度。目前, 人们研究的新热点之一就是水性环保树脂作为纸张增强剂的应用, 这将使得造纸行业朝着绿色环保方向发展。
2.2.2 水性聚氨酯
水性聚氨酯是指将聚氨酯溶于水中而形成聚氨酯树脂。根据其粒径和外观可分为聚氨酯水溶液、聚氨酯乳液、聚氨酯分散液3类。水性聚氨酯主要以水为媒介, 根据助剂、配方的不同进行调制后, 制作成处理剂可用于胶粘剂、涂料。
大多数的水性聚氨酯具有无臭味、无溶剂、无污染等特点。分子内极性基团产生粘附力、内聚力, 水分挥发后固化使得大部分单组水性聚氨酯产品不含NCO基团。乳液粒径、离子电荷性质及数量影响水性聚氨酯的粘度。水性聚氨酯挥发性差, 成品的胶粘剂干燥慢;水性聚氨酯气味较小, 能用水稀释, 清理起来比较简单。
2.2.3 合成水性环氧丙烯酸光敏树脂的流程
实验前, 要准备好合成水性环氧丙烯酸光敏树脂所用的材料 (丙烯酸、环氧树脂、顺丁烯二酸酐、对羟基苯甲醚等) 及主要的仪器和设备 (旋转粘度计、电子天平、搅拌器、温度计、冷凝管等) , 并确保实验仪器和设备完好。
2.2.3. 1 实验原理
在一定的温度、阻聚剂、催化剂条件下, 丙烯酸和环氧树脂发生反应, 产生的环氧丙烯酸酯有不饱和基团, 感光性增强。而且, 环氧基打开, 一个羟基产生, 羟基和顺酐发生开环反应, 将亲水基团带入, 用碱中和成盐后, 树脂就具有了一定的水溶性, 能够快速的分散在水中。
2.2.3. 2 水性环氧丙烯酸光敏树脂的合成方法
在具有冷凝管、恒压漏斗、温度计、搅拌器、通氮管的烧瓶中加入一定量的环氧树脂和阻聚剂, 慢慢加热到70℃, 在搅拌器的搅拌下滴加一定量的丙烯酸和催化剂的混合液, 约0.5~1.0 h滴加完, 慢慢升温到80~90℃, 每隔1 h取样测定酸值一次, 直到酸值小于5mg KOH/g时, 停止反应降温。当上述体系温度降到70℃时, 加入一定量的阻聚剂和催化剂, 充分搅拌均匀, 再投入少量的顺酐, 升温到70~80℃, 每隔0.5 h测定酸值一次, 当酸值接近理论酸值时, 停止反应, 加入少量阻聚剂, 降温, 温度在40~50℃时, 中速搅拌下加入少量有机碱, 中和后p H值为6~7。在剧烈搅拌下, 再慢慢滴加去离子水到一定的固体, 出料保存。
2.2.4 水性环氧丙烯酸光敏树脂的应用
通过实验得出结论, 分析后可知, 纸张用水性环氧光敏树脂涂布后物理强度增加显著, 但要注意树脂涂布量和固含量的影响。水性环氧光敏树脂与涂料配合后应用, 在纸张涂布时能够使纸张的物理强度得到很大提高。由于受到颜料因素的限制, 单纯的水性光敏树脂涂料涂布效果好, 比配合后对纸张强度增强的效果好。利用光固化作用与纤维素大分子间组成互传结构的水性光敏树脂, 使得纤维素的润胀和水解发生变化, 纸张的强度明显增加, 湿强度的增强更是明显。所以, 水性环氧光敏树脂在造纸中的应用十分的重要。
3 环保型造纸新技术
造纸过程中会产生大量的污染, 环保型造纸技术应运而生, 为此, 需要我国造纸行业根据多年的造纸经验, 通过合理的开发, 发现问题, 不断开发各种新型节能生产设备和生产工艺, 降低造纸业的污染和废物排放量。
3.1 再生纸生产新技术
再生纸生产作为现代造纸技术中的一项新型技术, 可以将人们生活中的废纸有效利用起来, 这与传统的造纸技术有着最为本质的区别。再生造纸生产技术避开了蒸煮工序, 可以有效避免造纸蒸煮中产生的污染, 而与木材、稻草等原料生产工艺最本质的区别是, 再生纸的生产过程不是化学变化过程, 它只是把纸还原成纤维状态再制成纸张, 而还原成纤维的过程也只是简单的物理过程, 它的生产原理是通过水力碎浆机高速旋转产生的力量来舒解废纸, 把它还原成纤维状态。再生纸生产技术使得造纸不再是一个高污染行业, 解决了传统造纸污染严重的弊端。
3.2 汽爆制浆工艺
最新的无水无药物理汽爆制浆工艺, 充分利用废弃物, 投资成本低、得浆率较高, 对环境造成的污染小, 是满足环保要求的高效物理制浆技术。而且汽爆制浆工艺在汽爆过程中不添加任何化学药品, 属于固体状出浆, 不存在黑液问题, 从根本上解决了造纸废水治理难题。
4 结语
随着人们环保意识的增强, 污染严重的传统造纸技术已经不符合科学发展观, 因此, 要开发新技术, 选择投入低、效果好、环保型方案, 提高造纸工艺技术水平和环保水平, 推动我国造纸工业的健康发展。
造纸新工艺 篇2
摘 要：本文介绍了处理化纤废水的工艺和流程、工程参数以及处理工艺的调试和实际运行状况。
关键词：化纤造纸废水；市政污水处理工艺；设计方式
一、造纸废水概况
污水处理厂面对的排污企业，主要为化纤和印染制造厂、造纸厂、各种类型的化工厂等。此外，污水处理厂还负责处理市区居民日常生活中排放的废水。通过测量工业污水的总量，并分析处理项目调查结果，可以得知处理厂的设计规模，以及进入废水处理流程的工业污水比重大小。
市区内的化纤造纸企业为了使排放的污水符合质量指标，在污水进入市政处理环节之前，已经对污水预先进行了处理。对企业排放污水的调查结果显示：化纤废水的质量浮动明显，色度比其他种类的废水高；同时，污水中含有的各种化学元素含量也较高。
纤维废水中含有的污染物质，主要包括各种难以溶解的纤维、色素和有机污染物等。这种颜色较深、含有许多悬浮物质，且成分复杂的纤维废水，是污水处理的主要对象。在洗涤和漂白阶段，产生的废水中含有大量的纤维素、木质素和难以被生物分解的树脂酸盐。从抄纸机内流出的纤维污水中，也含有较多纤维成分，以及在造纸流程中添入的胶料和其他填料。
我们对某市政污水处理项目进行了调查。这一项目需要处理的废水量较大，且生活废水对这种工业污水的稀释作用又不强。在进行混合之后，污水中BOD和COD的比值仍然低于0.3。这说明此类污水属于难以被降解的废水，接收到的工业污水已经通过了第一道程序的生化处理，余下的污染物质多为有机物，含有很难被降解的较稳定苯环和氮含量较多的杂环物质。这些几乎无法处理的聚合类物质，会对水质造成很大干扰。工业污水中含有较多的粘胶状纤维和化纤，颜色程度较高。即便是被生活污水稀释之后，这种废水自身的色度仍然在150倍左右。
从造纸废水的特征中，可以大致提炼出设计技术方面的重点：由于待处理的废水成分复杂，包含了多种很难降解的有机成分，且色度很高，因此，要选择针对性强的工艺流程，确保污水处理符合标准。我们可以将处理工艺的对比和处理厂设计方式作为研究重点。
二、工艺中试环节
排入市政管道的工业废水，所含成分往往十分复杂，处理起来比较困难。因此，造纸废水进入市政处理环节之前，需要符合特定的要求；处理废水的专业化技术应当满足标准。工业污水的处理效果，涉及到环境效益、经济效益，以及处理过程对周围环境的影响。在对处理工艺进行具体设计之前，需要中试同种类市政处理厂的处理效益，在此基础上确定可行性强的处理方案。
（一）操作步骤
第一步是对污水进行预先处理。为了确保这一处理步骤的顺利进行，并实现理想的处理效益，应当首先对污水进行预先处理，提高废水的可生化特性。建议选择水解酸化的处理方式，因为这种方式可以借助厌氧的微生物，来分泌出一种酶物质，加速大分子的污染物质向小分子的物质转变，提升污水的降解几率，加强可生化性。这种工艺流程有效利用了某些厌氧物质的化学反应，缩短了水解过程和酸化过程的时间。用来进行水解处理和酸化处理的细菌，基本是厌氧型和兼氧型的细菌。因此，这种化学反应所需要的氧气含量低，能够节约资源，且对于有机负荷的承受能力较强。
第二步是采用生化方式进一步处理。二级生化处理过程的主要任务，是去除较多的COD。因此，强化生化处理是处理流程的重要部分。对于这种技术的模拟，目标是对技术方案进行比较，并选择合适的一种方案。
第一种方案是在处理池中加入生物性质的助剂，如功能特殊的菌种或这些细菌产生的蛋白酶物质。生物性质的助剂已经被推广采用，其处理成效明显。例如：某造纸厂排放的污水，在加入助剂之前，去除COD的含量仅达到了60%；但是在加入了助剂之后，可以除掉约为75%的COD。
第二种方案是加入活性的炭物质。对于近似处理厂的调查显示：废水的可生化特征不显著，微生物不能取得容易被降解的碳物质，因此，微生物的繁殖会被抑制，生物含量会下降，水池中污泥的含量低，难以满足要求。基于这样的考虑，可以在处理池中加入特定量的活性炭物质，用来去除污染物中的有机物，并作为微生物附着的载体。充足的反应时间，可以确保生化降解过程在炭物质的缝隙中实现，降解一些成分多样的有机物，产生出针对性强的特殊菌种。
第三步是深度处理造纸废水。这种处理的目标，是除掉废水的色度，并对残留的COD进行进一步去除。通常情况下，可以遵循混凝沉淀——消毒——过滤的处理流程。
（二）操作方案
通过对处理对象的深入研究，依据可行性强、节约资金的基本原则，可以确定具体中试方案：水解酸处理——对氧化沟进行改良——进入沉淀池处理。将试验装置的流量设定为每小时100L，进入装置的水源来自沉砂池流出的水，污泥来自处理厂内部各种构筑物的残留物。
研究中试结果的目的包括：确定各种技术方案的优势和缺陷；选取合适的阶段性设计参数，并确定合理的药物投放含量，为下一步的设计方式提供科学根据；比较不同工艺设计方式的资金消耗，综合衡量方案的可行性与经济性；依据分析结果，选择最适合本次处理的工艺设计方式。
（三）操作结果
如果不加入药剂，则经过处理的废水中COD含量浮动范围为每升56毫克到84毫克，色度浮动范围为25倍到40倍。经过处理的废水中COD达标天数较少，主要原因是：生化处理池中含有的微生物较少，处理效率不高；进入处理厂的水源含有很难被降解的有机聚合物质，这种物质适合采用吸附方式除掉，经过深度处理之后，去掉混凝沉淀物质的比例较小。造纸废水的平均色度超过了标准，经过试验和分析，得知产生色度的物质多数为很难形成微粒的溶于水的染料，余下的指标都相对稳定。改良性质的氧化沟在去除氮和磷方面成效明显，生化系统本身的缓冲作用也不容忽视。
能够影响生化处理效果的物质还包括助剂物质。如果投入少量的生物助剂，能够提升约为4%的COD去除量。这种处理方式，除去个别的高含量天数之外，都能够符合处理标准，但是不利于去掉色度。由于化纤污水中含有很多有机成分的染料，这些染料内部分子构成相差较大，而助剂只能针对单一种类的染料，因此，总体的处理效果并不十分理想，对于色度的降低幅度也不够大。
将活性炭加入到改良性质的氧化沟之后，可以有效提升COD的去除概率，以及废水中微生物的含量数值。这是因为炭物质可以吸附大量的纤维、聚合物以及有机分子。这部分炭物质可以作为微生物附着的载体，反复流动在氧化沟内部，经历氧的交互环节，实现强化反应的目标。在有效除去废水中的COD和色度之后，可以稳定住出水的质量指标，进而确保工艺流程的顺利实现。
造纸废水的色度和COD具有某些相关性，加入活性炭可以产生双重的处理效果。每一种设计方案在投入的资金总量上差别不大，只是药剂价格方面有差异，但是这部分差异在总体资金中所占的比例较低。因此，我们需要综合对比设计方案产生的费用，以及运行流程的经济程度。
图1
三、常见问题及解决
作为调查对象的市政污水处理厂从投入运行开始，没有出现严重问题，保证了造纸厂废水处理程序的顺畅。用于处理污水的设施整体上处于良好运行状态，然而，仍然有一些需要解决的问题：
首先是清液的回流问题，主要包括浓缩池和淤泥脱水产生的清液。如果将这两种清液回流到格栅之前，和进入系统的污水一起流入生化处理环节，则会导致液体中的化学成分不断堆积在氧化沟内部，改变微生物得以存在的化学环境。例如：聚合物PAM不容易被降解，且这种物质的单体有毒害作用。这就破坏了微生物的活性，导致从处理厂流出的污水质量不佳。对于这种情况，可以将液体引入密度较高的沉淀池内部，在配水井内进行物化处理，经过循环改善微生物生存的液体环境。其次是在PAM中加入药物的问题。在加入处理药物时，要确保药物浓度符合特定数值，并采用单独的管线来加入药物。在系统运行过程中，如果管道被阻塞，则会阻断药物的投入，影响到沉淀池对于污水的处理作用。在某些时段内，从系统中流出的污水达不到标准。为了增强药物投入系统运行的稳定性，可以考虑采用两根管线来添加药物。为了提升淤泥处理设备的脱水效率，可以加设污泥浓缩装置，限定浓缩所消耗的时间。这样做能区分生化性质的淤泥和化学成分的淤泥，将它们分开处理，防止彼此干扰。
结语
通过完善市政处理化纤污水的工艺，改进了处理方式，节约了污水处理的资金，并提升了污水处理和回收利用的效率。经过处理之后，化纤造纸污水中有害的化学成分被分解，污水质量已经符合地方标准。目前，大部分城市地区处理化纤废水的设备还不够先进，处理工艺也有待改进。应当总结污水处理工作的经验教训，以此为基础来设计更加高效的处理方式，保护市区环境清洁和居民健康。
参考文献
造纸新工艺 篇3
西安交通大学贺延龄教授主持研发的“废纸造纸废水零排放技术”（以下简称“零排放技术”），就是一项资源节约型、环境友好型的创新性技术。它的应用不仅能够节水、节电、节约原料等资源，更能够有效减少甚至杜绝造纸行业的污染排放，改善生态环境。零排放技术的清洁生产、节能减排效应，迎合了目前造纸业先进技术匮乏的市场需求，为饱受诟病的造纸业转型发展提供了新的发展思路。
废纸造纸是有别于采用植物原料的化学、半化学制浆方法的造纸工艺，是典型的“资源—产品—再资源化”的循环经济过程。废纸造纸不仅单位原料成本低、节约植物资源，更是另一种意义上的变废物为资源；另一方面，废纸造纸本身产生的污染物较少，且其废水更易于处理。
造纸工业的零排放技术是涉及生物工程、废水处理和造纸工艺的较复杂的系统工程，需要长期的实践研究基础和多种技术的集成。
贺延龄教授是“厌氧—好氧处理实现废纸造纸废水零排放处理工艺”发明专利（专利号：200510042779.4）持有人之一，中国造纸废水厌氧生物处理领域最有影响的开拓者之一，长期从事水资源可持续利用、水污染控制以及环境微生物学研究。上世纪90年代中期，他曾留学荷兰，在国际厌氧生物技术权威G.Lettinga教授领导的实验室工作，并参与了荷兰皇家科学艺术院有关造纸的科研项目，对厌氧生物技术进行了深入研究，积累了深厚的理论基础知识和实践经验。回国后，贺延龄又主持完成了多项废水处理回用、厌氧技术应用等相关领域的课题项目研究，以十余年的经验积累，为“零排放技术”的研发奠定了坚实的基础。
贺延龄介绍，“零排放技术”是通过循环水的处理工程结合造纸用水系统的优化实现的，其循环水处理过程包括“循环水的分级处理技术”和“循环水的分级回用技术”。
在零排放中，废水即循环水。“循环水的分级回用是在对用水系统的水量、水质和工艺要求的科学分析与衡算的基础上，根据不同生产工序的出水水质和进水水质要求，确定各关键工序的回用水限制性水质参数及其极限进出口浓度，结合经验，运用过程工业水系统集成优化理论与方法，最终实现水的清污分流和多级循环，达到清水用量最小化和废水零排放的目标。在满足以上要求的同时，伴随能源、水的节约与物料（纤维和填料）回收，显著降低了造纸成本。”贺延龄解释道。
“循环水的分级处理采用高效厌氧反应器技术为核心的处理工艺，对生物处理工艺的控制是循环水分级处理技术的关键，以高效厌氧反应器技术为核心，通过微生物来‘消化’造纸过程中产生的以挥发性脂肪酸（VFA）为主的可降解有机物，使其降解变为甲烷和细胞物质而除去。而厌氧处理产生大量的CO2，也能够在生物厌氧颗粒污泥形成后，加速钙的沉淀作用，最终加速生物软化，降低循环水的硬度。”值得一提的是，循环水处理过程中产生的沼气，也可充分回收用于造纸干燥过程或用于生产蒸汽，这也是该技术“变废为宝”的特色之一。
贺延龄教授介绍，西安交大的零排放技术，还包括了对关键设备的开发。用于零排放的新的“高负荷体外自循环厌氧颗粒污泥悬浮床反应器”（专利号：200510042780.7）和“上流实验氧污泥床”（UASB）反应器在净化循环水的同时，还可消化好氧过程产生的剩余污泥，降低系统污泥量，消除废水中的硫酸盐。因其负荷高、不消耗曝气动力等优点，使处理成本比传统的生物处理大幅度降低。
该技术已通过陕西省科学技术成果鉴定，并申请获得了国家发明专利。鉴定报告显示，该项技术具备以下四项技术创新：
1.针对国内废纸残余木素高，污染负荷高，胶体与钙、硅酸盐含量高的特点，开发了以厌氧—好氧生物处理为核心的一整套循环水处理工艺，持续稳定地实现了废纸造纸的废水零排放；
2.针对造纸废水悬浮物含量高、浓度大的特点，研制了改良型的UASB反应器，结构的革新使其可同时消化好氧过程产生的剩余污泥，降低了系统污泥量，处理成本比传统的生物处理大幅度降低；
3.通过严格控制厌氧UASB反应器和好氧反应器的参数，使得系统在转化有机物的同时，将废水中的盐类富集于生物污泥中除去，以低成本实现了循环水的生物软化，满足了生产用水的要求；
4.在国内首次将集成优化方法应用于造纸工业的用水网络改造，并实现了造纸工业循环水的多级回用水系统。
作为陕西省唯一通过省科技厅成果鉴定的零排放项目，此项技术“在该领域及其类似领域具有普适性，具有推广应用的广阔前景……从总体上看，该项技术先进，具有创新性，技术成熟，应用效果明显，节水、节能、减污、增效显著，可以在废纸生产本色纸领域大范围推广应用，整体技术达到了国际先进水平，在生物软化效果、草浆废纸为原料的零排放、涉及纸种的多样性等方面达到国际领先水平。”项目获得2008年陕西省科学技术一等奖，2010年“第十九届国家发明展金奖”、国际发明协会联合会“最佳发明奖”。
贺延龄所在的西安交通大学是国内第一家废纸造纸零排放工程的实施者，拥有该技术及相关技术设备的发明专利，并成功设计、实施了多项工程，取得了显著的经济效益和社会效益，赢得了行业内外的广泛认可。该项技术的研发得到国家和陕西省科技、环保管理部门的积极支持，列入我国科技重大专项“水体污染物控制与治理”项目—“渭河关中段重污染行业水污染控制技术研究集成”课题和陕西省重大科技专项“造纸废水零排放关键技术研究与工程示范”的研究内容，有力地促进了该项目的研发和成果转化。
在贺延龄教授及其团队的共同努力推进下，现在各项关键技术成熟，已经成功运用于国内20余家造纸企业。
在示范工程中，废纸造纸厂对循环水的处理采用以厌氧生物处理为主，好氧生物处理技术为辅的技术路线，能够有效消除废水中的溶解性有机物、钙盐、硫酸盐、胶体的积累，使废水处理后完全满足回用要求；能够大量节省水电资源（吨纸用水量降低到1.5～2.5m3，比传统生物处理节电70%以上）；并获得显著的减排效果（减少污泥排放95%以上，完全不再排放废水），实现纤维和能源（沼气）的回收利用。零排放技术是资源循环利用的有效方式。
造纸行业示范应用表明，它能够显著提高废水处理水平，促进废水处理规范化管理，推动了节水治污在低成本下实现，为工业废水处理技术进步、节能减排的推进和循环经济的发展作出了积极贡献。
加强废纸回收利用，推广造纸行业节能减排新技术，不仅具有相当大的经济效益和社会效益，对造纸业的原料结构调整、行业转型发展也提供了新的思路。同时，它对于相关地区生态环境的改善和循环经济的发展也有极大的借鉴意义。
贺延龄，1988年获博士学位，荷兰留学归国人员、博士生导师。主要从事水资源可持续利用、水污染控制以及环境微生物学研究，先后被纽约科学院、美国微生物学会、国际水学会吸收为成员，先后担任陕西省化工学会环境专业委员会主任委员、陕西省环境科学技术学会常务理事。承担过包括国家重点科技攻关、国家高科技项目（863）、国家和省自然科学基金、省重点、省科技发展基金以及企业委托的科学研究和科技服务项目等共计42项。在国内外学术期刊、国际会议发表论文90余篇，出版专著两部。
造纸废水处理工艺分析 篇4
关键词：造纸废水,处理工艺,发展趋势
摘要:水体污染一个重要来源就是造纸废水, 本文在分析造纸废水的几种处理方法的基础上, 探讨了造纸废水处理工艺发展趋势, 提出应该从污水资源化战略、实施清洁生产等方面进行造纸废水的污染防治工作。
0 引言
目前, 我国造纸业排放废水造成的污染较为严重, 占到全国工业废水排放总量的15%上下, 其中, 全国工业COD排放总量的1/3以上都为造纸业排放废水的COD。加上造纸业废水排放中具有大量的无机碱、木质素、纤维素, 还有其他的蛋白质、树脂和丹宁等等物质, 这样, 就形成了碱度较大并且色度较大的废水, 较大的排放量也决定难降解物质含量高和耗氧量大的特点, 这样致使水体污染和生态环境收到较为严重的破坏[1]。充分合理的回收利用资源, 针对合理利用和发展造纸废水治理技术, 这不仅对于造纸工业可持续发展具有重要意义, 而且对于促进我国生态环境发展也具有重要现实意义。
1 造纸废水的处理方法
1.1 物理化学法
对于处理污水的重要方法的物理化学方法来说, 气浮、吸附法、沉淀和反渗透则往往是主要的物理方法, 而氧化还原法、化学沉淀法、中和法和混凝法则是主要的化学方法。为了使得废水去除SS并进行脱色, 从而降低COD、BOD, 这是上述物理化学方法的主要作用[2,3]。
(1) 气浮法。空气通入水中后能产生细小气泡, 为了使得空气泡上能够附着水中细小悬浮物形成的矾花, 还需要把混凝剂加入废水中, 这样所谓的浮渣就是随气泡一起上浮的悬浮物, 这样就能有效进行水中的悬浮物质回收, 提高改善水质。
(2) 净水剂法。沸石净水剂是在造纸废水处理中应用最广的物质。可逆地脱水特征这是由一组架状构造含水铝硅酸盐矿物所决定的。经过试验研究证明, 造纸废水COD的去除率在沸石净水剂的作用下能够达到80%以上, 其净化能力较为明显。并且时间周期很短, 一般在分钟内完成净化过程, 特别适合对于大批量废水的处理。
(3) 光催化氧化。对于在光化学氧化技术的基础上发展的光催化氧化技术来说, 其催化剂往往是n型半导体, 这包括常用的Ti O2、Zn O、Ca S、WO3、Sn O2等等, 其中Ti O2效果最为明显。半导体的价带电子, 在存在能量大于禁带宽度的紫外光照射半导体的情况下, 能够吸收光能, 然后产生活性电子和带电荷的空穴, 被激发到导带上, 这样就使得氧化-还原体系形成, 使得对于结构稳定的生物的难降解污染物的有效破坏成为可能。
(4) 臭氧氧化分解法。废水中的有机物分解成无毒物质的相关处理方法就是氧化分解法的实质。
1.2 生物处理方法
利用微生物的新陈代谢, 能够有效把废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物进行处理, 这就是生物处理方法, 这样通过转化为无害稳定的物质, 从而净化废水。对于除BOD、COD不可缺少的二级生物处理过程的生物处理法来说, 其特点就是脱色、去除SS和除臭等等。一般情况下, 根据参与作用的微生物种类和供氧情况, 厌氧生物处理、好氧生物处理和好氧厌氧组合处理几种基本方式。对于运行费用低廉且使用历史较为久远的生物处理方法来说, 为了提高造纸废水的处理效率, 与上述方法合理组合则是有效手段。
(1) 好氧生物处理法。在有氧条件下, 利用好氧菌来进行降解污染物的方法则是好氧生物处理法。其中, 活性污泥法和生物膜法两类是常见的好氧生物处理法, 这是根据好氧微生物在处理系统中所呈的状态不同而定的。
(2) 厌氧生物处理。在无氧的条件下, 利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌能够有效对于有机污染物进行降解处理的技术就是厌氧生物处理。通过厌氧生物处理, 复杂的有机化合物能够有效转变为简单、稳定的化合物, 被有效降解, 同时释放大量能量, 往往甲烷则是能量的表现形式。考虑到造纸废水具有p H高、COD、色度高而BOD、COD则较低等特点, 这样选用直接好氧生化则较为困难, 往往比较有前途的方法就是厌氧法。
2 造纸废水治理的新趋势
2.1 膜技术
在工业废水的处理中应用膜技术, 这还是目前较为热门的研究难题, 我国部分研究人员取得一定成绩。黄江丽等人对造纸废水在0.8μm微滤与50nm超滤无机陶瓷膜组合工艺进行了处理, 在温度为15℃、压力为0.1MPa的操作条件下, 0.8μm膜对比COD去除率为30%-45%, 50nm膜对COD去除率为55%~70%。
2.2 人工湿地处理技术
所谓的人工湿地就是通过模拟天然湿地的功能而人工选择的一定的地形和位置的区域, 能满足认为需要而进行设计的湿地。有机物去除能力在人工湿地对于造纸废水处理过程中表现较为明显, 为了去除有机物, 这是通过湿地床的物理截留沉淀和生物吸收降解作用来完成的。一方面, 湿地床中填料床的沉淀、过滤等物理沉积作用能够对于造纸废水中的不溶性有机物进行截留作用, 同时能够使得部分兼性或厌氧微生物得以利用;另外一方面, 植物根系及填料表面生物膜的吸附作用, 还包括其相关的生物代谢作用能够对于废水中的溶解性污染物进行降解去除。
2.3 实施清洁生产
清洁生产则是目前最受关注的污染防治的策略和方法, 这可以看作是企业管理的催化剂、技术创新的推动者和工业模式的革新者, 对于世界范围内的清洁生产推行来说, 这就是连接工业化和可持续发展的桥梁。
3 结语
考虑到造纸废水成分复杂特点, 在实际应用中应该充分考虑各种处理工艺的优缺点, 结合考虑实际中的生产技术水平, 在选择处理工艺之前, 详细比较不同的条件下对技术和经济评价, 在有可能的情况下, 为了确定最佳处理及回收方案, 可以采用几种工艺的联合处理。
参考文献
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造纸新工艺 篇5
介绍Carrousel氧化沟系统处理某纸厂造纸中段废水设计与运行情况,以及存在问题与建议.
作 者：闫新萍 滕红文 Yan Xinping Teng Hongwen 作者单位：闫新萍,Yan Xinping(深圳市银台环保工程技术有限公司,深圳,518003)
滕红文,Teng Hongwen(深圳晓清环境工程设备有限公司,深圳,518026)
造纸黑液处理研究 篇6
关键词：造纸黑液絮凝处理
0 引言
我国的造纸工业近年来发展迅速，与之相应的污染问题也越来越严重，进而纸浆造纸行业成了水污染大户。其中采用草浆造纸的中小型企业占了总数的95%；由于中小型企业资金不足，难以引进投资较大的碱回收工艺，大量黑液未经或稍经处理便排入水体，造成严重的水污染。因此，解决造纸黑液污染已势在必行。
1 原理
小型纸厂的碱法制浆工艺，在蒸煮过程产生的黑液中含有大量木质素，纤维素及其它溶出物，这些物质也是导致COD和色度形成的主要原因。木质素具有在碱性溶液中溶解和在酸性溶液中沉淀析出的特性，据此可以采用酸化的方法，能使黑液中木质素的含量大幅度下降。而后可用絮凝的方法进一步降低黑液中SS和COD含量。通过以上的物化处理，为进行好氧生物降解创造条件。好氧处理后的出水，SS含量較高，COD还不能达标，最后可采用灰滤进行后期处理。
2 实验部分
2.1 物料 黑液：取自天津市某造纸厂。该厂主要采用减法（NaOH、Na2SO3），加稻草制浆，废水主要指标：PH: 6-7，SS:1012mg/l，色度：1280倍，CODCr：8180mg/l，BOD5：5000mg/l炉渣：取自天津市某厂锅炉房燃烧后外排炉渣。活性污泥：取自天津市纪庄子污水处理厂曝气池回流污泥。
2.2 仪器设备 ①酸化装置：玻璃棒、2000ml烧杯②絮凝装置：玻璃棒、2000ml烧杯③过滤装置：小型微孔过滤罐（又称PE罐），材质为聚乙烯。水从下端进入，通过压力作用水被挤入管内，从上端流出，水从杂质被滤在管外，用后通过反冲进行清洗。④好氧装置：一支Ф75mm，长1m的柱状玻璃管，一个小型泵。管内为泥水混合液，下端通入空气，四个取样口可定时采样进行鉴测。⑤灰滤装置：下端有口的玻璃瓶。内装煤渣，废水从上端缓慢注入，经煤渣过滤后，从下端出口流出。
2.3 实验方法 ①酸化过滤处理。取大型烧杯，加入黑液，用盐酸调整溶液PH值至2.5，并用玻璃棒不断搅拌，待有絮状体产生，静置5分钟，用微孔过滤罐过滤，分析出水质，其出水为Ⅰ号处理水。②絮凝过滤处理。取大型烧杯，加Ⅰ号处理水，用NaOH调整溶液至中性，以0.2kg/t废水的标准加入絮凝剂聚合硫酸铁，并不断搅拌，待形成矾花绒状体后，静置5分钟，用微孔过滤罐进行过滤，分析水质，其出水为Ⅱ号处理水。③好氧处理。向驯化好的活性污泥中注入蒸馏水，空曝30分钟后将水放出，然后按泥水比1：4（体积比）注入Ⅱ号处理水，同时按COD:N:P=200:5:1的比例加入营养物，如脲素，磷酸二氢钾等。从曝气6小时开始每隔2小时采样，直至12小时，分析出水水质，其出水为Ⅲ号处理水。④灰滤处理。先用蒸馏水，冲洗几遍炉渣，然后将Ⅲ号处理水注入灰滤装置中进行吸附过滤，分析出水水质。
3 结果与讨论
3.1 综合处理效果，如表1
由表1看出，黑液通过此工艺的处理，SS和色度均已达标，COD也接近排放标准，取得了满意的效果。
3.2 处理程序 ①絮凝剂的选择。在实验室中，我们选择了以下五种絮凝剂进行比较：聚合硫酸铁 、酸式氯化铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝。通过定性分析，在中性条件下，对酸化液絮凝效果最后的为聚合硫酸铁。②PE罐的应用。在本工艺中，PE罐的使用起了泥水分离的作用，使出水色度和SS的值有了明显的降低。③滤泥的处理。絮凝过滤后，留在罐内的物质可作为燃料，经风干后随煤进行燃烧。④好氧活性污泥的培养及驯化。好氧活性污泥先需用淘米水等营养液进行培养，经过5～10天的培养后，可注入黑液进行驯化，但要循序渐进，逐渐增量，并连续进行SVI的测定和显微镜镜检。当SVI达到20%～30%时，且污泥镜检出现大量原生动物（如变形虫、钟虫等）。表明活性污泥已驯化良好，此时污泥应为棕褐色，且颗粒较大，沉降迅速，可以用于好氧处理。⑤好氧处理前的空曝，是为了降低好氧处理对废水色度的影响。好氧处理，COD去除率能达到70%，为整个处理过程的关键步骤，若使进水浓度进一步降低为COD≤2000mg/l以下或增加曝气时间，均能提高去除率，出水有望达标。⑥灰滤的处理效果十分显著，尤其是出水的色度和SS均以达标，COD也接近排放标准。虽然随着炉渣使用时间的增加，处理效果会有所下降，但是炉渣的来源充足，更换简便，此步仍然是可行的和必要的。
4 结语
酸化处理制浆黑液可以去除大部分木质素，从而降低黑液的COD和SS，酸化处理过程的最佳PH值为2.5。絮凝处理可进一步降低COD，使其达到好氧进水的要求。在中性条件下，最佳絮凝剂为聚合硫酸铁，最佳使用量为0.2千克/吨废水。综合整个工艺过程具备了工艺、设备简单、资金投入省，处理效果理想的特点，为造纸黑液处理工程提供了科学依据。
参考文献:
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[2]汪德山.水处理技术.1986.12（12）：100.
[3]颜振康.上海造纸.1982（1）：1.
麦草化学制浆造纸的清洁生产工艺 篇7
本工作对传统麦草化学制浆造纸工艺进行研究和改进,以亚硫酸无机复盐代替钠碱蒸煮麦草制浆,总结出了有机麦草加无机化肥的麦草化肥制浆新工艺和“三道挤压两步置换”(简称三挤两置换)的工艺分离提取无害化黑液(蒸发浓缩-改性复合-喷雾干燥)的资源化新技术。基本消除了麦草化学制浆造纸黑液的污染源,利用副产的无害化黑液制备成新型环保肥料[3],治理沙化荒漠土地。
1 麦草化学制浆黑液污染和治理现状
传统麦草化学制浆造纸,采用氢氧化钠和亚硫酸钠蒸煮制浆,产生的黑液pH为11.5~12.3[4],呈强碱性,为含钠的有机混合物。由于钠离子不能被植物吸收,在土壤中积累会造成土壤盐碱化,对生态环境造成严重的破坏。麦草化学制浆所产生的COD占制浆造纸污染物总量的90%。生产1 t麦草浆需要2.2~2.5 t麦草秸秆、0.3 t氢氧化钠和亚硫酸钠[4],可从中分离提取1 t麦草纤维素用于造纸,其余1.5~1.8 t木质素、半纤维素、腐殖酸等有机物和无机钠碱进入蒸煮黑液中,即每生产1 t纸产生1.5~1.8 t黑液[5]。全国每年流失的麦草制浆黑液有机物热值相当于1.2 Mt标准煤。
目前国内外多采用碱回收法处理造纸黑液。该法适用于以木材纤维为原料的大型制浆造纸企业,应用于麦草化学制浆造纸工艺黑液处理费用高,影响企业治理的积极性。近年来,有部分企业采用物理化学法分步提取有用成分再利用微生物降解进行无害化处理,但因容易造成二次污染、处理不完全、工艺复杂、运行成本高、再生产品经济价值低等问题难以推广。
2 传统麦草化学制浆造纸工艺
传统麦草化学制浆造纸工艺流程见图1。该工艺的造纸黑液成分为木质素磺酸钠,采用碱回收法处理,一次性投资大,工艺设备复杂,黑液处理费用高,一般为200~300元/t(以1 t成品纸计,下同),占生产成本的8%~10%。
3 麦草化肥制浆造纸清洁生产工艺
3.1 清洁生产工艺技术与工艺流程
麦草化肥制浆造纸清洁生产工艺流程见图2。
3.1.1 亚硫酸无机化肥蒸煮液的制备
将液氨、碳铵、氧化镁、硫酸钾、重钙等对生态环境有益的无机化肥以一定比例从顶部打入吸收反应釜,与硫磺经焙烧炉燃烧后产生的SO2通过风机送入吸收反应釜底部,在3个吸收反应釜中逆流反复进行反应吸收,生成的亚硫酸无机复盐(Mg(NH4)2(SO3)2)蒸煮液,再用磷酸和尿素调pH,得到含亚硫酸无机复盐质量浓度为90~120 g/L的蒸煮液,以此代替传统蒸煮工艺中的亚硫酸钠和氢氧化钠蒸煮液,改变了黑液的化学组成,将原来的木质素磺酸钠变为木质素磺酸铵磷镁钾复盐,即新型环保肥料。
3.1.2 麦草高温高压蒸煮及黑液挤浆分离提取工艺
蒸煮反应罐中注入亚硫酸无机复盐蒸煮液并通入蒸汽,在高温高压下定时蒸煮制成浆液(粗浆和黑液)。麦草秸秆在高温高压蒸煮过程中与亚硫酸无机复盐蒸煮液发生化合反应,从而大大加速其分解速率,黑液中所含成分是容易分解的腐殖酸、多糖及对氮、磷、钾等无机营养元素有缓释作用的木质素,所以非常适合作为多功能复合肥料使用。黑液中可提取物质的质量分数为11%~12%,进入中段水的污染负荷约为黑液污染负荷的5%~6%。为此选用了先进的“三挤两置换”黑液高温挤浆分离提取工艺,使黑液提取率达到90%以上,基本消除了黑液的污染,而且减轻了中段水处理负荷,同时为资源再生利用备足了原料。采用高温提取是因为黑液在90 ℃时的黏度约为50 ℃的1/2或1/3,可相应提高黑液的流动性,加速分子扩散,从而提高黑液的滤水性。
3.1.3 黑液蒸发浓缩及制备新型环保肥料
来自分离提取工段的稀黑液,含有大量腐殖酸和木质素,木质素又具有很强的黏结性,故经预热器加热后,采用板框五效蒸发器蒸发浓缩,使黑液质量分数由11%~12%增加到35%~40%,引入重过磷酸钙或硫酸钾改性复配后,其固形物质量分数约为34%。该液经干燥固化处理后,制备成新型环保肥料,可有效固沙保土。
3.2 清洁生产新工艺技术的特点
3.2.1 清洁生产新工艺技术对环境的影响
与钠碱化学制浆造纸工艺对比,麦草化肥制浆清洁生产新工艺,可以彻底改善黑液性质、基本消除黑液污染,粗浆得率高,蒸煮液成本低,有利于节约有机质资源和水资源。工艺流程的各个中间环节均无污染物外排[6],从浆液到黑液始终都在管道或容器中。本工艺技术所有的泵、阀门、管道连接严密,无跑、冒、滴、漏现象[7]。蒸发浓缩过程中产生的冷凝水可回用于锅炉或生产过程。喷雾干燥所需的燃煤热风炉配有废气除尘器,达到GB 16297—1996《大气污染综合排放标准》中的颗粒物排放要求。干燥塔排出的尾气经旋风收尘器处理后,也达到了排放标准。由于提高黑液提取率后大大减轻了中段水治理的负荷,所以中段水经处理后达到GB3544—2001《造纸工业水污染物排放标准》要求,燃煤热风炉中的煤渣与纸厂其他锅炉的煤渣一并处理。因此黑液处理过程中无废渣产生。
3.2.2 麦草化肥制浆造纸工艺技术产品优势
(1)麦草化肥制浆造纸工艺技术已在承试单位建成年产10 kt的中试生产线。生产出的文化用纸和生活用纸先后多次经过山西省产品质量监督检验所和山西省疾病控制中心检测检验,分别符合GB/T 12654—1990《书写纸国家标准》和GB 15979—20020《一次性使用卫生用品卫生标准》的规定。
(2)利用麦草化肥制浆造纸清洁生产工艺技术联产的新型环保肥料,先后经过山西省运城市土壤肥料测试中心、山西省农科院土壤肥料研究所的检验测试,符合农业部部颁标准NY 525—2002《有机肥料》和由作者编制、山西省质量技术监督局备案的Q/SJJF 001—2006《固沙保土有机肥》企业标准;并且通过中国科学院沙漠化重点实验室的小试、中试检验,结果表明:新型环保肥料具有固定流沙、防止风蚀、补充养分、肥沙养苗、吸湿保水、抗旱保墒、加速植被生长等多种功能, 每吨新型肥料可治理沙化土地7.5亩[8]。
(3)该工艺技术已通过山西省科技厅科技成果鉴定(晋科鉴[2005]第053号)。鉴定结果表明,该成果技术填补国内空白,达到国内领先水平,经济、社会、环保效益明显,具有很好的推广价值和应用前景,同时已获得国家发明专利证书(专利证号ZL03103952.9)。
3.2.3 麦草化肥制浆清洁生产工艺注意事项
麦草化肥制浆的浆液比钠碱化学制浆浆粗、硬度略高,对磨浆系统要求严格;另外纸张白度略低,应注意改进漂白工艺,建议采用二段、三段漂白工序,或采用先进的过氧化氢漂剂,以提高白度,确保纸质。同时,在麦草蒸煮过程中应将pH控制在7.0~8.0。
4 麦草化肥制浆造纸技术经济分析
4.1 传统工艺与清洁生产工艺技术指标和质量指标对比
麦草化学制浆工艺与麦草化肥制浆清洁生产工艺比较,有毒有害物替代及主要浆液指标对比见表1,黑液治理效果对比见表2,产品文化纸主要质量指标对比见表3。由表1~3可见:与传统麦草化学制浆工艺对比,改进后的麦草化肥制浆清洁生产工艺的纸浆得率提高2%~3%,生产1 t成品纸的麦草消耗量减少0.2 t,黑液治理费用减少200~300元,COD排放量减少0.57 t;因有部分原料分摊到联产的肥料中,所以成品纸成本由原来的3 550元/t下降到2 650元/t,降低了25%;两种工艺生产的成品纸的主要质量指标区别不大。
4.2 纸肥联产主要经济指标
釆用麦草化肥制浆清洁生产工艺,每生产1 t成品纸的同时还可联产1 t有机肥。与传统麦草化学制浆工艺相比,附加产值1 600余元/t,纸肥联产利润2 655元/t。纸肥联产主要经济指标见表4。
5 结论
a)以亚硫酸无机复盐代替钠碱蒸煮麦草制浆造纸,彻底改变了黑液的化学组成,并利用其生产出新型环保肥料。基本消除造纸黑液的污染,实现了清洁生产。
b)采用麦草化肥制浆造纸工艺,纸浆得率可提高2%~3%,每吨成品纸的麦草消耗量减少0.2 t,生产出的文化用纸和生活用纸经过山西省产品质量监督检验所和山西省疾病控制中心检测检验,分别符合GB/T 12654—1990《书写纸国家标准》和GB 15979—20020《一次性使用卫生用品卫生标准》的规定。
c)采用麦草化肥制浆清洁生产工艺,成品纸成本由原来的3 550元/t下降到2 650元/t,降低了25%。利用副产的无害化黑液联产新型环保肥料,附加产值1 600余元/t,使制浆造纸黑液从有费用的治理变为有效益的资源化利用,有效提高了综合经济效益。
d)联产的新型环保肥料可治理沙化荒漠土地, 每吨新型肥料可治理沙化土地7.5亩。
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造纸新工艺 篇8
关键词：造纸废水,深度处理,污水处理,对比选择,工艺方案
工艺方案处理对象是二级生化处理后出水, 可生化性低, 水中有机物、悬浮物超标, 有机物主要来自悬浮物如木质素, 细纤维等物质, 溶解性的有机物含量占少量。为了实现废水资源化利用, 对二级出水进行深度处理, 满足生产的需要。
1 可供选择的处理工艺
由于该废水已经过二级生化处理, 如再采用生化处理很难达到处理要求, 因此采用物化处理较合适。下面分别对可供选择的几种物化处理方法进行论述和比选。
1.1 催化聚合技术
为改工艺方案选用的催化聚合反应技术的反应机理是仿酶把过氧化氢转化为HO2·自由基, HO2·自由基与以ROH (木质素碎片、木素酸、单宁、多酚等) 形式存在的木质素衍生物反应生成RO·自由基, 通过木素间的自由基转移反应, 可以形成具有稳定醚健结构的聚合物ROR, 使得木质素分子量增大、水溶性降低, 通过沉淀分离实现污染物的去除。这个反应过程的副反应之一氢氧自由基的氧化反应可以使废水中有机物污染物生成更多的羧基和羟基等极性集团, 也可以促进主反应—缩合反应的进行速度和程度
1.2 双重滤料滤罐+ (CMF) 微滤膜
1.2.1膜分离技术作为一门新兴科学已在各行各业中得到广泛应用。由于其耗能小, 没有二次污染, 已逐步发展到化工、造纸等工业废水的治理领域, 并得到世界各国的重视。膜用于污水深度处理过程, 有直接过滤和膜组合两种工艺形式。针对制浆中段水二级生化后出水的水特点, 选用低压连续流微滤膜 (CMF) 混凝反应器的组合工艺进行再提高工程并实现污水资源化。连续流微滤膜 (CMF) , 设计采用PLC对设备的工作状态进行全程监控, 从而实现整个处理系统的自动运行。PLC系统主要包括两台微滤装置、一套气洗分系统和一套水洗分系统, 水洗分系统兼有化学清洗的功能。
1.2.2双层滤料罐与膜分离的有效结合, 更能体现膜混凝反应器在污水深度处理工程中的优势。双层滤料罐+微滤膜组合工艺可有效代替原有的固液分离方法, 通过混凝去除大分子量污染物质, 膜的过滤去除0.1μm以上的固形物及小分子量污染物质, 两者的有效结合能减少混凝加药量, 增加有机物的去除率, 保证出水水质的稳定和实现回用。
1.3 混凝沉淀 (或气浮) +活性砂过滤
1.3.1混凝沉淀 (或气浮) -混凝是向水中投加能够与水反应生成絮状水合物的药剂, 通过快速混合, 使药剂迅速分散在水中, 然后经反应形成大的可沉絮体, 新生成的絮体具有良好的吸附性, 能够吸附胶体和悬浮状态的有机物和无机物, 新生成的小絮体在外力扰动下互相碰撞, 聚集而成大絮体, 完整的过程由混合、凝聚、絮凝组成, 称为混凝。混凝产生较大的絮体通过后续沉淀或气浮的固液分离手段从水中分离出来。混凝沉淀或气浮工艺基本去除或降低的物质如下:悬浮和胶体状态的有机物和无机物, 可去除1微米以上的颗粒, 主要是生物处理流失的生物絮体碎片、游离细菌等的CODcr;溶解性磷酸盐, 通常可降低至1mg/l;去除某些重金属;降低水中细菌和病毒含量。
混凝反应生成的絮体与水的固液分离有沉淀和气浮两种方式选择, 沉淀粉的特点是投资小、占地面积大、处理时间长、污泥含水率高、运营管理简单、故障率低等;气浮是指通过加压和射流的方式使水中容入一定量的空气, 然后在减压状态下在水中大量的微细气泡, 并促使这些微细气泡粘附于杂质颗粒上, 形成比重小雨水的漂浮絮体, 絮体上浮至水面然后刮出, 以此实现固液分离, 是一种强制分离手段。气浮分离的主要特点是分离迅速、污泥含水率低、占地面积小, 但是气浮分离一次性投资较大、运营管理较为复杂, 并且气浮所需药剂耗量大, 致使运行费用偏高, 小型企业难以承担高额的运行费用, 因此不推荐采用气浮工艺。
1.3.2活性砂过滤器基于逆流原理, 需处理的水通过位于设备底的入流分配管进入系统, 经活性砂过滤后由顶部出流口流出。需处理的水向上流经滤床时被过滤, 含有处理杂质的活性砂设备的锥形底部通过空气提升泵被运送到顶部的清洗器, 通过絮流作用使脏颗粒从活性砂中分离出来, 杂质通过清洗水出口排出, 净砂利用自重返回砂床。活性砂过滤器有圆柱型罐、法兰连接的进料、过滤卸料、冲洗水卸料和排放等装置组成。过滤器带有防滑地面和护栏的检查平台。滤罐带有焊接平板, 适合旁路紧锢。
活性砂滤罐内部包含进料管, 进料分配器, 砂滤导向料斗, 以及空气提升泵套。OXY型过滤器在过滤器内部滤床上安装有氧气曝气装置。进料管带有组合的真空断路阀/除氧器/水头损失指示管。支腿安装有垫板, 并带有可调节螺栓可以根据滤管的水平程度调节。滤罐安装完毕, 在向滤罐内添加过滤介质和进水前, 必须确保滤罐放置水平, 垫板由固定螺栓固定在地板上, 并且混凝土浇筑。滤料采用长石砂与石英砂。长石砂与石英砂在细菌增长方面相比具有良好的表面结构, 易于黏附。
2 工艺方案选择
综上所述, 根据方案一、方案二及方案三的工艺技术及经济比较和分析:方案一采用催化聚合反应工艺, 对废水中溶解性和不溶解性的有机物都有较高的去除率, 同时投资低, 运行管理简便, 可以去除难降解的有机物;方案二是膜技术, 它作为一门新兴技术已在各行各业中得到广泛应用, 膜用于污水深度处理, 对污染物质的去除较为彻底, 但膜成本较高、操作复杂、预处理要求高, 运行费用也相对较高, 而且高浓度废水还需要进一步处理;方案三是具有工艺流程简单, 基建投资低, 运行费用较低, 便于管理等优点。 (三种工艺方案技术特性比较见表1) 。
因此, 通过三种方案的各个方面的比较, 该工程选择方案一+方案三的组合工艺作为深度处理的工艺。最终处理工艺方案为:催化聚合反应+絮凝沉淀+活性砂滤+消毒。
3 结语
根据企业生产工艺特点, 综合考虑经济技术因素因地制宜地实施污水深度处理资源化循环利用工程, 采用催化聚合反应+絮凝沉淀+活性砂滤+消毒+回用的工艺流程, 该工艺具有较大的可靠性, 同时也具有较强的灵活性, 可根据具体的水质情况和季节变化调整工艺参数和运行方式, 以节省运行成本, 保证出水水质。
参考文献
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[4]商金杰.造纸废水深度处理回用技术投产[N].中国绿色时报, 2008.
流态管道化升级造纸化学品工艺 篇9
关键词：流态管道化,造纸产业,造纸技术,化学品工艺
随着我国国民经济的迅速发展, 纸产品用量需求迅速上升, 国内用纸市场迅速膨胀, 这就使造纸业迅速蓬勃的发展。随着造纸业的崛起和发展, 随之也带来了一系列的问题。传统造纸行业需要大量的自然资源, 而我国森林资源较为匮乏, 人均占有量不足世界水平的十分之一, 且工业技术落后、资源浪费较大, 因此迫切要求改良造纸技术, 优化造纸业结构, 实现生活和生产用纸行业, 能够健康、有序、持续地发展。
1 传统造纸工业存在的问题
传统造纸业虽然暂时满足了我国社会对纸的基本需求, 但是在造纸资源上存在着巨大的浪费、技术上存在着许多的漏洞和不足。
1.1 高污染性
造纸行业生产中会产生大量的废水, 这些废水如果不经处理流入江河水源之中, 破坏水中生态环境、污染鱼虾, 从而严重威胁沿岸居民身体健康。同时, 造纸业还排放大量的固体废弃物, 占用了大量的处理场地, 并且这些废弃物在变质发酵之后, 释放出恶臭气体污染周边自然环境、居民环境甚至是地下水资源。上世纪90年代, 我国长江流域就曾经出现过小型造纸厂密集的问题, 对长江水域的生态环境造成了严重的破坏。此外, 生产过程中产生的废气和浮尘, 严重影响周边居民的健康。
1.2 高耗能性
我国造纸业主要能源是煤炭, 在产长过程当中煤炭的利用率低, 造成了资源的巨大浪费。此外造纸业在煤炭、水源、林木资源等众多方面, 都存在着资源的耗能高、成本高等弊端。
1.3 市场竞争力小
传统造纸工业的优势在于市场资源和人工成本的低廉性, 同时我国的环境污染成本较低, 早期能够获得一定的市场收益。但随着经济、政策和科技的发展, 尤其是国外造纸业对国内市场的不断蚕食, 国内造纸企业的竞争优势逐渐消失。产品的质量和规格较低。同时, 也因为过度的污染和高耗能面临取缔, 整体市场竞争力减弱。
2 新型造纸化学品工艺研究
在当前造纸业产品质量低下、林木资源不足、环境污染严重和高耗能的情况之下, 改变产业模式、运用新型技术已经是造纸业的必然选择。结合我国发展现状来说, 新型造纸工艺的先进性主要体现在改性淀粉的生产方式上。
淀粉是一种葡萄糖缩聚而成的多糖类分子化合物, 是一种来源丰富的可再生资源, 具有可降解、对环境无污染等显著特点。改性淀粉是在天然淀粉的基础上, 利用其固有特性改善其功能, 多种方法对其进行处理加工, 从而使淀粉原有的物理性、化学性、生物性和复合性发生改变, 从而可以使其被应用于造纸等多个行业。
在造纸业中, 因为改性淀粉具有的污染小、价格低、来源广等优势, 从而被广泛应用。造纸业常用改性淀粉类型主要有、阴离子淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉和双醛淀粉等。淀粉改性后对造纸质量具有很大的影响。加之我国对纸的需要量的增加, 改性淀粉以其独到的特点和优势, 在我国造纸工业中具有举足轻重的作用。
3 改性淀粉在造纸工业中的应用
3.1 作为添加剂
作为湿部添加剂, 改性淀粉可以在细小纤维的留着率上有多提高、在湿部纸页的强度上有所提高, 并在湿部的断头量的减少上有着很重要的作用, 更能降低纸张上产成本、提高纸张强度。同时, 改性淀粉作为湿部添加剂还能够节约优质纤维, 兵器在纸张档次上有所提高。
3.2 作为喷雾剂
将改性淀粉稀释在水中, 以喷雾的方式喷射在纸张上, 可以平衡淀粉在整个纸页上的薄厚分布情况, 对纸张的增强作用非常显著。
3.3 作为施胶剂
改性淀粉作为纸张表面施胶剂可以提高纸页的抗水性、提高纸张耐磨度, 并且使纸张表面更加平滑、更加有韧性, 更能在一定程度上, 使纸张的抗折性、抗张性上有显著提高, 从而使纸张的各种标准强度都明显提高。
3.4 作为粘合剂
改性淀粉作为粘合剂使用可以使纸张具有良好的保水性能, 对防止纸张在制作过程中脱水具有重要的作用。另外, 作为粘合剂, 改性淀粉在粘度范围上具有较宽的应用, 这一满足大部分涂料的年度要求, 同时可还以与多数的合成胶的相容性上, 具有非常良好的作用。
与传统的造纸工艺相比, 新型造纸工艺最主要的特点就在于淀粉粉体是在管道流态化条件下进行的, 而这种流态管道化造纸工艺具有其独到的优势。一方面, 流态管道化造纸工艺在其生产的过程当中不会产生大量的工业废水。这种无需过滤、无需洗涤、无需分离的简化工艺模式, 具有节约时间、降低耗能等多个方面的优势;另一方面, 与传统的干法工艺相比, 流态管道化造纸工艺在其生产的过程当中减少了资金的投入, 具有投资小、运行模式简单、便于操作等特点, 且在生成产品的过程中, 无需高温, 在常温下即可快速反应, 且耗能低、质量有保证。
4 结语
当今造纸业迅速发展, 市场需求量日益增加, 在这种情况之下, 将造纸工艺科技化、规范化是暗袋造纸业的必然选择。只有建立相应的配套机制, 将科技化的流态管道化升级造纸工艺应用到实践中去, 才能使我国造纸业健康、持久、有序的发展。
参考文献
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[2]徐文娟, 戴红旗.改性淀粉在造纸工业中的应用[J].黑龙江造纸, 2001, 03:24-27.
[3]万新星.阳离子淀粉/改性瓜尔胶复合增强剂制备及其在造纸应用[D].江南大学, 2013.
造纸新工艺 篇10
梁平造纸始于宋代, 《辞海》中称:“四川梁山是中国竹帘发源地, (现为重庆梁平) 源于宋代。”相传在公元997年北宋太宗年间, 梁山已有绵延百里的竹海。当地有一个叫燕洪顺的民间工匠以手工破竹取丝, 针缝线连, 织成薄如罗绢、透明洁净的带状帘子, 用以舀纸。由此可知, 梁平民间造纸工艺已有1000多年的历史。
抗日战争时期, 重庆成为陪都, 大量的政府机关及新闻媒体聚集重庆, 纸的需求量增大, “洋纸来源的阻塞, 国内用纸偕仰于土纸。”在这种情况下, 梁平手工纸又得到了长足的发展。据梁平史料记载:1941年至1945年担任梁山大竹纸业公司总经理的詹尔炽 (屏锦人) 长期为重庆《新华日报》提供新闻用纸。同时, 中共梁山地下党组织也为重庆地下党报刊提供了大量手工二元纸, 保证了中共《新华日报》及地下报刊的正常发行。据梁平造纸业世家传承人王天里介绍, 梁平造纸鼎盛时期造纸作坊星罗棋布, 竹山、袁驿、屏锦、七星、新盛等地有抄纸作坊3000余个, 从业人员7000余人, 年生产土纸15万吨。每到生产季节, 抄纸工人喊着号子踩料的场面十分壮观。抄纸作坊主要分布在竹山镇及周边的张家院子、猎神村等地一带。许多经销商在周边区县大竹、垫江、开江、万县、忠县等地开设百余家纸庄, 著名的有张记纸庄、王号纸庄、蒋氏纸庄、刘记号等。张记纸庄是梁平最著名的纸庄, 既生产加工又销售, 店铺面积约1500平方米, 常年雇工40余人, 还在汉口、宜昌、万县、重庆等地开办了纸庄分号。
建国以后, 因多方面原因, 梁平手工抄纸及纸加工业慢慢萎缩。特别是1958年大跃进乱砍滥伐, 造纸原料的白夹竹日益减少, 加上周边区县的工业造纸大量兴起, 当时机制纸税轻, 土纸税重, 更加剧了手工抄纸的没落。因排污严重得不到治理, 近来又大量取缔手工造纸作坊。全县仅只有几家作坊还在继续生产, 年产土纸不足1000担, 纸加工市场也日益萎缩。
梁平造纸工艺源远流长, 以家族或姓氏村落为核心的大小造纸作坊, 星罗棋布, 所生产的竹纸又称二元纸 (毛边纸) , 在竹料中加以黄色素的纸称为黄表纸。竹纸造纸术在明代宋应星《天工开物》有这样的记载:“斩竹漂塘, 煮徨足火, 落料入帘, 覆帘压纸, 透火焙干。”这与如今梁平竹山、袁驿、屏锦、七星、新盛等地造纸工艺完全一致。历史上梁山是西南著名的竹纸生产基地, 所产黄表纸、二元纸、粉笺纸曾远销东南亚。以竹纸为载体的手工业, 带动了年画、鞭炮业的发展。笔者在“申遗”过程中专程走访梁平七星镇村民蒋集文手工造纸作坊, 并对砍竹、断筒、刮青、剖片、浸沤、洗漂、踩料、打浆、舀纸、湿压、切边、烘烤等十几道工序作了详细的了解。现将造纸过程备料、打浆、舀纸 (又称抄纸) 三大主要工序及二元纸用途和现状作以下阐述:
竹纸的好坏与选料有密切的关系。竹纸的用料以竹山百夹竹为最佳, 因为百夹竹做出的纸绵实柔韧, 细腻光滑, 厚薄均匀, 适合印刷木版年画。其它竹类做出的纸较为粗糙, 厚薄不均, 纸面破损较大, 适合用于做鞭炮外皮。选料砍竹季节为每年农历四月二十四日前 (即小满前) , 大批山民砍竹备料, 日积月累的劳作在山上留下了一道道人为槽沟。山民们把那一捆捆8米长, 数百斤重的竹篙扛在肩上, 顺着槽沟拖下山来。再将砍下的嫩竹篙锯断成筒, 刮去上面一层青皮, 俗称“刨青”。然后将脱去绿皮的竹竿剖成寸宽的竹片, 放入石灰池中浸泡100天以上。一层竹片, 一层石灰, 利用天然微生物分解并泡去竹子未净的青皮。浸泡池子6米见方, 潺潺山泉通过竹竿直接流入池中, 浸满为止。层层叠满的竹片用篾席封严, 再用草帘子盖于上面。沤上一段时间, 池水不动, 长时间阳光照射, 水温升高, 竹片便完全腐软了。这种民间浸沤方法在《诗经》中就有记载:“东门之池, 可以沤麻。”“东门之池, 可以沤苎。”其浸池沤麻与浸池沤竹如此相同, 可见此方法已有几千年的历史。沤好的竹片用清水反复冲洗, 去掉石灰渣, 再放入清水池浸泡后, 多次换水, 约20天后便可使用, 清洗后竹料仍需盖严, 随用随取。
取出经过处理的竹片放入石臼, 以石碓叩打直到竹子被打烂, 形同泥浆。另一方法是将洗好的腐软竹片放入石凼中反复踩踏。工匠们一般赤脚在上面反复地踩, 冬天则穿上底纹很深的胶鞋反复踩踏, 直到竹浆变为泥浆, 民间叫“踩凼”。其作用是将造纸的纤维素与外壳分离开来, 踩好的浆料加入滑液。滑液是手工造纸不可缺少的材料, 它是从深山挖出的滑树根加工而成。加工方法是将根皮剥出, 舂烂成浆, 取其液汁放入竹料中, 再将材料放入大水池中, 用“打浆扒子”抨打水面, 搅匀, 使纤维散入水中, 再撇掉上面的清水。踩料工序就全部完成。这里需要说明的是为什么竹料非加滑液不可, 是因为加了滑液的竹纸如上了光一样, 手感很好, 同时在生产过程中叠在一起的湿纸容易揭开, 便于操作。由于本地滑树太少, 不少作坊前往四川万源、重庆城口、陕西汉中、湖北神龙架购买滑树皮, 作为造纸之必备原料。
在原料配齐的基础上, 舀纸是关键性的技术活。尺寸越大的纸张, 工匠舀纸时越费劲, 所以一般工匠都愿意舀小型纸张。舀纸全凭娴熟的技艺, 纸的厚薄均匀, 全靠工匠的手势技巧。舀纸的工具叫纸模, 由帘床、竹帘、边柱三部分组成。竹帘盖在帘床上, 由边柱压着, 舀纸工匠两手持帘在水中荡料, 随即提出水面, 竹料成为薄层絮片附于竹帘上面, 其余之水则由竹帘之四边流入槽内。再将竹帘倒翻在平板上, 因竹帘具有可卷性, 拎着竹帘的一边向上提, 竹帘便离开湿纸。重复荡料与及翻覆步骤, 使一张张湿纸叠积千张之后, 夹在两块木板之间, 用一根两米长的粗杠子榨水, 挤去部分水, 再将榨过水的纸一一揭起, 并加以焙干。焙纸的设备是以土砖砌成的夹巷, 巷中生火, 土砖墙温度上升约35℃以后, 湿纸逐张贴上焙干, 揭起即得成纸。以一百张纸为一刀压紧成捆, 用自制的大刀割去毛边。这样, 竹纸的生产过程基本完成。由于竹纸制纸过程全凭手工, 故民间称为手工二元纸。
二元纸一百张为一刀, 用篾条将纸捆好, 三十刀为一担, 市场销售以刀论价。由于二元纸特点是细而薄, 柔韧而不脆, 遇水后不卷不皱, 墨迹易干不褪, 吸水性较好, 深受书法、美术爱好者的欢迎。因其价廉物美, 市场供不应求。二元纸用途很广, 如在二元纸上套印竖格红线, 就成为百姓来往书信的信笺纸。刷上白泥巴就成粉笺纸, 是印刷梁平年画的理想用纸。竹料中加进深黄色素就变为民间祭祀用的黄表纸, 而纸质粗糙的纸还可用作卫生纸, 俗称“草纸头”。
摘要：梁平造纸工艺源远流长, 以家族或姓氏村落为核心的大小造纸作坊, 星罗棋布, 所生产的竹纸又称二元纸 (毛边纸) , 在竹料中加以黄色素的纸称为黄表纸。历史上梁山是西南著名的竹纸生产基地, 所产黄表纸、二元纸、粉笺纸曾远销东南亚。
造纸行业：调整与超越 篇11
2011年，我国造纸行业总体发展呈放缓趋势，受前三季度原料价格高涨、新增产能集中释放、消费市场相对疲软等因素影响，造纸行业虽然在投资、生产方面实现了较快的增长，但效益增幅远低于产值增幅，行业运行质量明显下降。
数据显示，2011年，造纸行业完成工业总产值6911.08亿元，同比增长23.11%；机制纸及纸板（外购原纸加工除外）产量为11034.36万吨，同比增长13.24%；利润总额同比增长6.2%，利润率同比增长-0.78%。
行业资产和产值的快速增长，与利润迟缓前行间的巨大矛盾，表明造纸行业将迎来调整转型的关键时期。
调整中稳健发展
尽管造纸行业当前遇到了一些困难，但整体效益仍然高于家电、家具等轻工产业的平均水平。据统计，造纸行业的产值利润率为5.37%，家电、家具、皮革等行业的产值利润率只在4%左右。这就是为什么造纸行业看似困难，但投资力度不减的原因。
2012年，造纸行业正处于积极调整的状态之中：大型企业放慢了产能扩张速度；中型企业加快了环保治理及结构升级的步伐；众多产能落后的小型企业会在相关政策的强制要求下淘汰出局。
综上所述，行业结构正在进一步优化。而造纸企业的重组行为也值得关注。当前造纸企业的重组并购主要有以下四个方面的特点。
一是从强弱联合向强强联合转变。过去行业并购主要是强势企业并购劣势企业的优质资产，重点是“购”；现在是优势企业与强势企业联合，体现了强强对接。华泰集团、太阳纸业等企业成功实践了这种模式，这种模式正成为当下造纸行业成功合作的范本。
二是从行业整合向产业链整合转变。最初的整合多在行业内部进行，现在扩展到了产业链上下游企业的兼并重组，这样可以发挥优化衔接、提高盈利能力、减少资源消耗的优势。
三是从外资购内资向内外资联合转变。此前多为外资企业直接并购国内企业，现在更多的是内外资联合，以实现国内外两种市场及资源的结合。
四是从企业单纯融资向金融与产业对接转变。随着我国造纸行业的快速发展，国内外金融资本也看中了纸业的发展潜力，伺机介入纸业领域的重组整合。如鼎晖投资（CDH）就瞅准时机，战略投资纷美包装，并推动其在香港成功上市。
这四个方面的转变，体现了造纸产业不断发展、期待整合扩张的特点，也推动着造纸行业集中度的进一步提高。我国制糖业前十名企业占行业总量达50%以上，而造纸行业前十名所占比例不过20%强，和国外纸业的差距还比较大。这说明我国纸业整合重组的空间还很大。
造纸行业的资本和规模相对集中，这就决定了造纸企业要想迅速发展，必须走规模化和国际化的道路，强者更强，否则就会被淘汰出局。现在发展靠铺摊子，今后将是企业综合竞争力的比拼，“十二五”将成为纸业江山划定的关键期。“十二五”后，主要企业的布局和市场基本稳固，大企业规模效应得到进一步提升，其他企业再超越就很难了。
实现超越式发展
进入2012年以来，由于市场不景气，国内外原料价格仍在低位徘徊，这为造纸行业利润水平回升创造了有利条件。从长远看，造纸行业仍将在调整中保持稳健发展。而要想实现超越式发展，必须有革命性的新思维。以下两大关键对策将推动造纸行业进入发展新境界。
一是产品走出去，出口份额要达到30%。
中国的轻工行业是出口大户，轻工产品中15%是出口产品，家电、家具、皮革、自行车、眼镜、文体用品等很多行业的出口比重占到30%以上。其中，家具、皮革等行业和造纸行业一样，原料大量依赖进口，但这两个行业积极参与国际经济大循环，充分利用中国制造的比较竞争优势，实现了原料与产品两头在外的发展模式，行业发展前景良好。我国造纸行业原料对外依赖度达到40%以上，纸张出口量不到4%。造纸行业完全能够做到像家具、皮革行业那样，实现两头在外的发展模式，如此一来，造纸行业产能过剩的困境就能够破解。
国家目前不鼓励纸张出口，主要是因为造纸行业的污染大。实际上，尽管全行业的污染总量很大，但一些先进企业的环保水平很高，国家应针对环保水平高的企业，实施鼓励出口的优惠政策。“十二五”期间，国家政策调控要向精细化方向发展，要定向、精准调控，不能不分对象实施完全一样的政策，针对企业具体情况来制定政策应是经济管理的发展方向。
至于当前纸业遇到的“双反”摩擦，可以通过提高开放水平、积极接轨国际标准等措施予以解决。特别是国家层面要加强改革开放的顶层设计，加快推动承认中国市场化地位的国际谈判，解决当前纸业“双反”案件中的不公正待遇问题。
二是形成环保倒逼机制，促进行业结构进行革命性的调整。
具体来说，就是通过一段时间的调整，使造纸行业的COD排放量从现在占国家COD排放总量的35%，减少到10%以内。我国造纸行业的产值占全国工业总产值不到1%，一个行业对社会的贡献必须要与其占有的资源相匹配，否则社会是不能允许行业这样发展下去的。
要达到上述目标，一是严格执行环保标准，大批量关停不合格企业；二是采用革命性技术，大幅度降低污染物排放。
目前，我国造纸行业前十名企业的产量占全行业总量的比例不到30%，前100家企业产量约占行业总量的60%，估计前500家企业的产量占行业总量的80%；而根据国家统计局发布的数据，目前规模以上（年销售收入超过2000万元）的纸浆制造企业有100家，造纸企业有2621家，可见行业调整、整合的空间还很大。值得借鉴的案例是，国家对传统电池行业采取了“环保风暴”行动：2011年全行业有1960家企业，一年内关闭了1700家，只剩260家，现在行业发展状况良好。
造纸行业会不会哪一天也被大面积关门？随着环境压力的不断增大，这种可能性是有的。果真如此，则中国造纸行业的可持续发展也就能够实现。
但令人担忧的是：国家正在不断地提高造纸行业的准入门槛，一些企业为了避免被关闭，正加紧扩大生产规模。问题是，企业扩张的速度能不能赶上国家政策变化的速度？
（本文作者为中国轻工业信息中心副主任）
造纸新工艺 篇12
一、工艺流程
造纸法再造烟叶生产线采用3级逆流提取工艺方式, 对烟梗、烟末和烟叶碎片等原料进行萃取。选用斜卧式滚筒搅拌罐作为提取设备, 每级提取需3台斜卧式滚筒搅拌罐, 通过“一罐进料20 min、一罐浸泡20 min、一罐出料20 min”的相互轮换控制方式实现连续提取生产。物料经螺旋分料机进入相应斜卧式滚筒搅拌罐开始浸泡萃取, 20 min后开始出料, 并通过螺旋输送机和滤水螺旋输送机进入挤干设备进行固液分离后, 料物进入下一级提取挤干, 改造前单级提取挤干工艺流程见图1。
二、问题
生产中连续10个工作日测量1级提取后物料挤干干度在26%~33.6% (即水分74%~67.4%) , 标准偏差为1.50%, 不能满足标准偏差在1.0%以内的工艺要求, 测量数据见表1。
%
三、原因分析
1.斜卧式滚筒搅拌罐的进出料在同一端, 单个设备无法进行边进料边出料的连续生产。
2.斜卧式滚筒搅拌罐虽然可通过变频调节出料时间和流量, 但出料时间短 (最长用时9~10 min) 且流量不稳定, 造成挤干机运行负荷 (电流) 变化大, 物料挤干干度波动大。
3.出料的螺旋输送机长度11 m, 物料在输送过程因受安装在螺旋中部的关节轴承支架影响而堵料, 设备故障率高。
由于单级提取挤干的进出料环节没有缓冲装置, 挤干后的物料进入下一级提取挤干时进料时间长短不一和进料量不均匀, 造成本级提取已完成浸泡的滚筒搅拌罐中物料不能及时出料, 下一级提取无法按设计时间完成进料, 从而使每个滚筒搅拌罐中物料浸泡时间不一致, 不能满足工艺要求。每次进料、浸泡、出料时间不一致的累积叠加, 导致整个提取挤干环节无法实现连续性生产和物料挤干干度不稳定, 影响了产品在制品质量的稳定性。
四、改进方法
1.工艺流程改进
在每级3台的斜卧式滚筒搅拌罐出料端增设1台仓储式螺旋定量输送机, 通过变频器调节出料流量, 再经螺杆泵输送到挤干机。为进一步稳定挤干机运行负荷, 通过变频器和电控系统自动控制螺杆计量泵转速以实现挤干机恒流量进料, 达到该工段的恒流量连续性生产, 来保证挤干干度的稳定性, 从而满足工艺指标要求, 改造后单级提取挤干工艺流程见图3。
2.设备改进 (图4)
(1) 增设1台可满足两倍斜卧式滚筒搅拌罐物料储存的仓储式滤水螺旋定量输送机, 以保证提取后的物料有一定缓冲量和20min的出料时间, 满足挤干设备的连续挤干进出料时间。
(2) 拆除3台斜卧式滚筒搅拌罐共用的出料长螺旋输送机, 用2台短螺旋输送机分别作为斜卧式滚筒搅拌罐A和C的出料送到仓储式滤水螺旋定量输送机, 斜卧式滚筒搅拌罐B因安装在中间, 可直接出料至仓储式滤水螺旋定量输送机。
(3) 仓储式滤水螺旋定量输送机出料口下方安装螺杆泵, 物料经螺杆泵送至挤干机。
(4) 螺旋杆出料管道安装电磁流量计, 用于测量和控制挤干机的进料量。
3.仓储式滤水螺旋定量输送机的设计 (图5)
(1) 根据单台斜卧式滚筒搅拌罐物料容量, 按两倍的有效储存空间进行设计。
(2) 底部采用3条螺旋轴完成物料向前输送, 并根据流量调节范围选择适合的螺旋间距。
(3) 进料端的螺旋下方设置网孔板, 使提取后物料中的游离水排出, 达到滤水效果。
(4) 采用挡板密封隔离方式, 使得从轴端溢出的游离水通过后端隔离的网孔排出。
五、改造效果