依靠技术创新实施秸秆综合利用的“泉林模式”

依靠技术创新实施秸秆综合利用的“泉林模式”.FEATu编者按:山东泉林纸业有限责任公司是造纸行业首家国家级创新型试点企业,其麦草清洁制浆及其废液资源化利用技术被中国轻工业联合会评为科技成果一等奖,同时又被中国轻工业联合会作为201o年度国家技术发明奖的重点项目予以推荐.说明泉林纸业在农业秸秆的综合利用,清洁生产,循环经济,科技创新等方面走在了全国同行的前列.目前,泉林纸业提出拟区域性复制泉林模式,将在全国布局秸秆综合利用项目的战略规划.不久前,由国家环境保护部和中国造纸协会联合主办的全国造纸行业水污染物排放标准宣贯暨治污经验交流会又在泉林纸业召开,会上重点介绍了泉林模式.现将该公司在这次会议上的典型发言材料摘要刊登,以飨读者.题目为编者所加.依靠技术创新实施秸秆综合利用的2010翻FEATURES山东泉林纸业有限责任公司以浆,纸,有机肥料,食品医疗包装盒为核心产业,年生产能力精制浆40万吨,机制纸70万吨,有机肥料60万吨,食品医疗包装盒24L只.公司建有国家级企业技术中心,是国家第一批循环经济试点企业,国家高新技术企业,国家创新型试点企业,山东省政府培育的六大制浆造纸集团之一.实践中,泉林纸业充分利用小麦主产区充足的麦草等秸秆资源优势,以减量化,资源化,再利用的循环经济理念为指导,实施技术创新,发展循环经济,在秸秆制浆造纸方面不断探索和实践,从而破解了制约造纸企业发展的非木纤维原料,环境保护和水资源三大技术瓶颈,实现了资源消耗的最小化和废弃物的资源化,推动了资源利用方式从粗放型向节约型,经济增长方式从粗放型向集约型和效益型的转变,取得了良好的环境效益,经济效益和社会效益.目前,公司草浆造纸生产终端排水COD控制在了90mg/L以下,达到了山东省海河流域水污染物综合排放标准COD100mg/L的要求;本色草浆耗水仅20-30米/吨,远低于国家80米/吨的耗水标准,且实现了2万米/日的中水回用.l做好环境保护工作,离不开先进技术的有力支撑造纸工业长期存在草木之争.传统的草浆造纸生产工艺,制浆黑液和漂白过程中排放的废水是主要的污染源;同时,草类纤维制浆的耗水又远高于木材制浆,很多人提出调整原料结构,逐渐提高木浆和废纸浆在造纸原料中的比重.但事实上,若能突破污染和用水量这两大瓶颈,草浆造纸完全可以成为充分利用资源的良好选择.因此,泉林纸业始终没有放弃利用草类资源发展制浆造纸的技术研究,研发出一系列新技术,为秸秆综合利用和环境保护提供了必要的技术支撑.2008年底;132009年初,这些专利技术的集成秸秆清洁制浆新技术,环保型秸秆本色浆制品技术,秸秆制浆废液精制有机肥技术三大核心技术获得国际领先技术鉴定.1.1制浆技术创新,突破秸秆制浆造纸的环保瓶颈草类制浆面临的最大难题是草浆的滤水性能差和黑液提取率低的问题,黑液提取率低意味着混入中段水的黑液多,造成废水处理困难,这是草浆制浆污染的根本原因.为突破这一环保瓶颈,公司经过多年研究,加强源头和生产过程污染物产生量的控制,取得了显着成效.一是自主设计新备料系统,采用新型备料设备对稻草,麦草进行破碎,尽量多的去除麦草中的杂细胞,从源头上控制黑液的粘度.二是研制开发适合草类浆的置换蒸煮新工艺.采用该工艺,不仅浆料质量好,节约能源和化学药品消耗,而且制浆产生的黑液固形物含量高,吨浆黑液量少,并且黑液粘度低,硅含量少,流动性强,减少了后续处理的难度,提高了资源化综合利用效率.参加全国造纸行业水污染物排放标准宣贯暨治污经验交流会的代表们参观采林纸业生产的绿色产品.18华敝控第31卷第5期2OlO_3,Ej1.2开发本色浆,从源头上消除有害污染物的产生制浆生产工艺中使用氯或合氯化学剂对纸浆进行漂白,排放出的废水中含有游离氯和化合氯,体现在排放的废水中即为AOX,含氯化合物最终将在环境中形成二恶英.二恶英对环境的污染和对人类的危害已引起全世界的关注,以AOX表征的有机卤化物已经成为一项国际性水质指标,我国在造纸工业污染物排放标准中,也把AOx作为考核指标之一.为突破这一环保难题,泉林纸,开发出具有国际领先水平的秸秆清洁制浆新技术,生产的本色草浆可部分替代阔叶木浆;由于去除了漂白工段,从源头上消除了废水中可吸附有机卤化物AOX(二恶英)对环境的影响,环保治理效果比国外木浆环保还要好.2009年8月,公司20万吨秸秆清洁制浆,废液资源化工程被确定为2009年度山东省循环经济十大示范工程.1.3污水治理工艺创新,确保外排水稳定达标排放良好的环保处理效果,必须依靠先进的处理技术.公司于2000年建成了环保科研所,专门从事环境保护及水污染防治的技术研发,累计开发出以草浆废液无害化处理技术为核心的22项污水处理及资源综合利用专利技术,针对生产中各类污水所含的不同成分,分别采取不同措施,使治污取得显着成效.尤其是针对制浆生产过程中产生的中段水可生化性较差的难题,采用了悬链曝气,深层厌氧,好氧生化,深度处理等新型组合处理工艺,好氧生化废水的可生化性系数达到0.45以上,COD,SS去除率分别达到95%,98%以上,吨水处理成本降低0.5元左右.依托一系列先进的环保治理工艺,截至目前,公司已累计投资5亿多元,建成了当前集物化一生化一好氧厌氧稳定于一体的中段水综合处理工程.企业中段水经综合处理后,COD稳定在了90mg/L以下,达到山东省海河流域水污染物综合排放标准的要求(CODlOOmg/L).2009年7月,国家海河流域水污染防治考核组来泉林检查水污染防治工作,对泉林的环保处理工程建设和环保处理效果给予了肯定.2做好环境保护工作,离不开先进的资源再利用模式污染物是放错了位置的资源.通过对草浆造纸产生废物的系统分析,泉林采用先进的技术工艺,大力发展循环经济,构建绿色生态产业链条,形成了资源,产品,再生资源的循环流程,使所有物质和能源在不断的循环中,得到充分合理的应用,变三废为三宝,实现了污染负效益向资源正效益的转化.一是废水的再利用.为减少企业的清水用量和废水产生量,公司利用超效浅层气浮工艺实施白水回收,最大限度地实现了生产过程白水的回用;建设水处理工程,采用物化,厌氧,好氧等综合水处理工艺,实施中水回用.2008年底,总投资1.21L元的发展区域零排放项目中段水深度处理工程投入运行.该工程的投入运行,实现了每天2万米的中水回用,使得吨浆耗水显2010FEATURES着下降.目前,公司的漂白草浆耗水为4060米/吨浆(行业平均80米/吨浆),本色草浆耗水为2030米/吨浆.二是制浆废液的再利用.泉林纸业亚铵制浆黑液经高温浓缩,喷浆造粒直接生产出高效有机肥;通过自主研发,用废水处理过程中产生的生物质污泥和制浆备料工序产生的草屑,麦糠等与有机肥生产线产生的污冷凝水混合生产高效花卉生长基质.制浆废液的再利用,一方面实现了黑液零排放;另一方面,有机肥料和基质的有效成分是秸秆中的木质素,有机质含量高,富含黄腐酸,可增强土壤团粒结构,提高土壤保肥,保水能力,抗旱,保墒作用效果显着,经过高温,高压灭菌处理,并可使植物生长必须的钾元素充分还原到土壤,具有无病杂菌,无重金属残留,抗病,抗重茬等特点,是国家实施沃土工程较好的解决方案.三是烟道废气的再利用.泉林利用当今国际上先进的铵法脱硫工艺实施热电废气脱硫.该工艺利用废氨水吸收烟气中的sO,脱硫率达到95%以上,SO,排放浓度90mg/Nm(国家标准400mg/Nm),取得大幅削减SO,的较好环保效果.烟气脱硫后的副产物一一亚硫酸铵作为制浆蒸煮的化工原料再次回到了亚铵法制浆生产过程,实现了制浆蒸煮化工原料的自给.同时,泉林还致力于亚铵制浆废液沼气化技术及其装备的研究,以实现资源利用的最大化,开辟制浆废液综合利用的另一途径,达到一草三用的目标.即采用麦草等农业非木纤维原料中的综纤维素生产纸浆,纸制品;用麦草中的低分子糖类物质生产沼气;利用沼气泥,也就是不可分解的木素生产有机肥料,最终达到一草三用的目的.3做好环境保护工作,离不开清洁生产型的产品清洁生产型产品,指在产品的整个生命周期中,包括生产,流通使用及使用后的处理处置,不会造成环境污染,生态破坏和危害人体健康的产品.在这个意义上说,清洁生产型产品是做好环境保护的根本保证.基于此,泉林创造性地开发出三大类清洁生产型产品,经济效益,社会效益,环境效益显着.一是本色印刷书写纸.该产品生产过程不漂白,不增白,绿色,环保,白度小于65%ISO,色泽柔和,有利于保护读者视力和人体健康.由于本色草浆的成本优势及抄造过程中不添加增白剂,Mar,2010Vol31,No.5ChinaPulp&PaperIndustry192010FEATURES使泉林本色文化用纸成本大幅低于白色文化用纸.二是本色生活用纸.产品利用l00%本色浆生产,韧性好,具有丝绸般的顺滑感觉,且不含任何漂白化学药品和增白剂,不含AOX,对人体皮肤没有任何刺激或不良反应.原料来源于一次性秸秆纤维,是真正的绿色,环保,健康产品.由于制浆成本优势及抄造过程中不添加增白剂,使本色生活用纸成本远低于白色生活用纸.三是本色食品医疗包装盒产品.产品利用一年生秸秆纤维制造的100%本色浆生产,环保,天然,健康,可快速降解.代替不可降解的塑料制品,可减少石油用量,市场潜力巨大.与塑料产品相比,具有极强的成本优势.目前,该产品80%以上出口欧美市场.有关资料显示,按照每吨小麦秸秆自然弃置产生COD1.301,计算,2.5吨麦草自然存放产生coD3.253吨,而泉林纸业把2.5吨麦草做成1吨纸浆,耗水3O米,排水C0D90mg/L,那么排出COD为2.7千克,仅是自然弃置的0.08%.延伸阅读>>>按照年产20万吨本色草浆预测,泉林纸业每年可减少1.4万吨漂白剂等化学品用量,年降低成本1.6亿元;年可节水1000万吨,减排CoD100万吨,因制浆过程取消漂白工段,可完全消除可吸附有机卤化物AOX的影响;另一方面,本色浆替代部分木浆后,年可节省木材90万米,约合6万公顷森林植被,年可产氧气145.8万吨,吸收二氧化碳164.7Z;吨,减排温室气体效果显着;用本色浆生产的环保餐具可替代部分石油(塑料)产品,可节约大量石油.总之,虽然泉林纸业在秸秆制浆造纸,环境保护方面取得了一定成效,但是,环境保护作为一项基本国策,是一项长期,艰巨,紧迫的工作任务.在今后的工作中,仍要牢固树立和认真落实科学发展观,始终把环境保护放在企业生产经营的首要位置,进一步调优产业结构,采用先进实用的清洁生产技术,加强技术创新和环保工程建设,为造纸工业的可持续发展和当地环境的不断改善做出应有的贡献!圃收稿日期:2010-02-04泉林实施秸秆清洁制浆的技术措施在备料,蒸煮,黑液提取,筛选,氧脱木素,漂白等工序全过程,泉林纸业建立了一套符合草类原料制浆与环保特点的技术与装备.一是强化备料.重视草浆生产中的备料工序,研制出具有自主知识产权的新备料流程和成套设备,备料的除尘,除杂率达到23%28%,可使蒸煮用碱量由13%降低至10.5%,降低碱耗10%以上,并且降低了漂剂用量,提高了浆料滤水性.强化备料使漂白浆得率提高5%.二是草浆置换蒸煮与氧脱木素合理搭配.草类原料制浆蒸煮卡伯值最好控制在20(即高锰酸钾值14)以上,这样有利于提高纸浆得率,并获得较好的滤水性,有利于黑液提取.但硬度高的浆料会造成漂白困难,增加化学药品消耗,同时增加漂白废水的污染负荷.20中华纸,第31卷第5期2010$F3,EJ解决这一问题的最好办法是漂白前采用氧脱木素工序,蒸煮与氧脱木素串联.这种工艺漂白麦草浆的裂断长可以达到62006500千米.置换蒸煮工艺是泉林模式的重要特征,这一工艺较适应草类纤维的特性,其特点与优点:(1)蒸煮后采用冷喷放,将高温黑液进行循环使用,回收热能,降低能耗;(2)蒸煮第一阶段溶出的木素及碳水化合物通过置换排出,可减少这些物质在后期蒸煮中的耗碱.由于草类纤维大量脱木素阶段在100左右,因而大部分木素都可在第一段蒸煮中除掉;(3)置换蒸煮中液比较大,有利于碱液对原料均匀浸透,蒸煮均匀;(4)由于碱浓的分配均匀,并采用了冷喷放技术,因而可减少碳水化合物的降解,提高纸浆得率和成浆强度,同时减少喷放时对大气的污染;(5)锅内进行高温洗涤,洗涤效率高,洗后浆中残碱少,可降低稀释因子;(6)由于置换蒸煮中纸浆的硬度可以控制,便于选择合适的硬度,白度较高,可减少漂白化学药品的消耗和漂白废水的污染负荷,减少对环境的污染.三是优化黑液提取.置换蒸煮所产生的黑液硅含量和黏度比常规蒸煮黑液明显降低,黑液黏度下降50%,真空蒸发后黑液浓度达到60%62%,非常有利于黑液的提取,蒸发和燃烧.最佳草浆黑液提取流程为:一段挤浆机,五段真空洗浆机(4+1),封闭筛选,可使黑液提取率达到90%92%.通过采取以上措施,制浆用水量达到5060米/吨浆,废水经处理后c0DC排放浓度达到120毫克/升以下圃