硫酸盐法浆厂污染物内部治理综述

       国家环保部发布了《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544-2008),该标准对制浆造纸企业，特别是对老制浆造纸企业给予了较大的环境保护压力，硫酸盐法制浆是国内外占主导地位的化学制浆方法，本文根据原佳木斯造纸厂长期的生产和技术改造成功的实践经验，探讨和研究了硫酸盐法浆厂污染物的内部治理问题。

　　1 污染物治理的两种方式

　　1.1 污染物的内部治理
   
　　污染物的内部治理就是将生产过程中产生的污染物在生产系统中充分回收并转换成可再利用的能源和化学品的治理方法，或者采用先进技术和装备减少或消除生产系统中产生污染物的一种方法。它是一种化害为利、变废为宝的治理方法，也是硫酸盐法浆厂治理污染最佳的途径和最经济的方法。

　　1.2 污染物的外部治理
   
　　在充分内部治理的基础上，对外排放的少量污染物进行厂外处理，如厂外污水处理厂等处理方式，都称为污染物的外部治理。这种治理方式所需的基本建设投资较大, 运行费用也较高。

　　2 污染物内部治理的方法及探讨

　　2.1 剥皮
   
　　上世纪50～60年代，国外通常是采用湿法剥皮，用水量大，且污水中的污染物即树皮的水溶解物（有机酸和酚类等物质）都较难处理。现湿法剥皮已被干法剥皮所取代，消除了剥皮污水这个污染源。干法剥皮不仅减少了厂外污水处理厂的规模，即节省了基本建设的投资和处理污水运行的费用，取消了挤压树皮的工序，节约了挤压树皮使它脱水的能源,同时提高了树皮锅炉的树皮热能的利用率。
　　
　　2.2 蒸煮

　　2.2.1 间歇蒸煮
   
　　常规的间歇蒸煮在喷放过程中,闪蒸出大量的含有污染物的蒸汽。该蒸汽与水混合并冷凝后形成了大量的放锅污水。这种热喷放的方式，不仅用水量大，污染严重,又浪费了大量可利用的热能和水资源。常规间歇蒸煮的放锅污水是该法蒸煮的重要污染源。
   
　　在上世纪80年代发展起来的冷喷放技术，经过长期的开发和改进，现已经很成熟、被广泛应用。目前有两种技术在市场上更加具有竞争力。一是超级间歇蒸煮（super batch）；另一种是由快速置换加热（RDH）发展的置换蒸煮（DDS）技术。它们与常规的间歇蒸煮相比,节省蒸煮用热50%～75%。super batch、DDS实现了冷喷放，消除了热喷放时所产生的闪蒸蒸汽，消除了放锅污水这个污染源。先进的间歇蒸煮，放锅前锅内物料的温度已降至85℃左右，放锅时已不再产生闪蒸蒸汽。常规间歇蒸煮喷放时产生闪蒸蒸汽的热量都加以充分的回收，回收的热量代替了绝大部分用于下一锅物料升温所需的新鲜蒸汽。蒸煮后，先进的间歇蒸煮用洗涤一段黑液置换出锅内的高温黑液，该工序与连续蒸煮的（HI Heat）相同。它也具有一定的洗涤效果，提高了黑液提取率。但是置换时间较连续蒸煮短，洗涤效果也较连续蒸煮差。实践证明既节省了能源又消除了污染，提高了洗涤效率，同时又大幅度的降低了煮后纸浆的Kappa值。漂白前的低Kappa值纸浆，相应地大幅度减少了漂白化学品的消耗，减少了漂白的污染负荷。

　　2.2.2 连续蒸煮
   
　　常规的连蒸大多已被新式连蒸所取代。由常规连蒸（CC）改造为改良式连蒸（MCC）,后又发展为等温连蒸（ITC）、低固形物连蒸（Lo solid）等先进的连蒸技术。这些新技术在降低煮后纸浆的Kappa值和节能方面都有长足的进展,使漂白的化学品消耗大幅度的降低，因此减少了漂白的污染负荷。这些技术和装备我国都已引进。  

　　2.2.3 两种蒸煮方式的比较
   
　　常规的连蒸比常规的间蒸节省热能大约50%。前者污染物负荷较少，后者较大。
   
　　新式间蒸比新式连蒸具有很强的竞争力，特别在降低煮后浆Kappa值和改变浆种灵活性等方面更具有优势。
   
　　上述探讨只适用于木浆或可能适用于竹浆厂，但对草浆厂可否采用DDS等先进的间蒸技术尚无实践经验。

　　2.3 未漂浆的洗涤
   
　　前苏联在我国佳木斯所援建的制浆造纸厂中,采用四段串联鼓式真空洗浆机的洗涤系统。现在看这种设计已不能适应目前的环保要求。现代化木浆厂的黑液提取率应达到98%～99%的要求，或尽可能的更高一些。虽然前边两个数据只差一个百分点，但两者洗涤后的污染物排出量，前者是后者的两倍。因此必须在洗涤的基本建设和运行费用，黑液提取收益，以及厂外污水处理厂的基本建设和运行费用之间，选择一个技术上可能、经济上合理、环保上达到要求的最佳黑液提取率数值。
   
　　提高碱回收率是硫酸盐法浆厂内部治理污染的最有效益的方法。提高黑液提取率是提高碱回收率的先决条件，即增加洗涤能力，减少厂外污水处理厂的投资和运行费用，这样在经济上还是合理的。
   
　　一个浆厂洗涤的能力和效率对该厂的环境效益和经济效益关系重大。因此对洗涤的能力和效率必须给予高度的重视。可以采用多种洗浆机组合的方式，来提高洗涤效率和能力。如鼓式真空洗浆机与逆流置换洗涤压榨（D P Washer）组合等方式。

　　2.4 筛选
   
　　前苏联在我国佳木斯所援建的制浆造纸厂中，采用了开放式的筛选系统。筛选后的良浆经浓缩机浓缩，排放了大量的污水，造成了严重的污染。该开放式的筛选系统是老式浆厂的重要污染源之一。目前先进的浆厂都采用密闭的筛选系统。

　　2.4.1 洗前筛选
   
　　纸浆洗涤之前，首先除节，除节后良浆用一段黑液稀释后进行压力筛选。筛选后的良浆进入洗涤系统。消除了洗后筛选良浆再次浓缩、排放污水的污染源。

　　2.4.2 洗中筛选
   
　　除节后良浆进入洗涤系统。在最后一段洗浆机之前用末段黑液稀释后，进行压力筛选，最后一段洗浆机同时完成浓缩和洗涤两项任务，这样就取代了原来老式的浓缩机，末段黑液进入黑液回收系统。这样就消除了浓缩机排放污水的污染源。  

　　2.4.3 氧脱后筛选
   
　　细小的纤维束，在氧脱木素过程中部分可被分解成纸浆。在氧脱后进行筛选，稀释液是氧脱后洗浆机的滤液，选后纸浆的浓缩和洗涤，同时在一个氧脱后洗浆机上完成。该洗浆机的滤液回收到黑液系统之中。该流程也是无污染物排放的密闭筛选系统。它既消除了污染，又提高了氧脱的纸浆得率，可谓一举两得。
   
　　上述三种密闭的筛选流程，都是应用压力筛进行筛选。因为压力筛是密闭的，它不接触空气，因而没有泡沫的问题，可使生产顺利进行。
   
　　老式的开放式的筛选系统，浓缩机排水至少相当于一段鼓式真空洗浆机的洗涤效果。采用新式的密闭筛选系统时，首先要保证有足够的洗涤能力。

　　2.5 浆厂不凝气（NCG）的处理
   
　　硫酸盐法浆厂在蒸煮、洗涤、蒸发等工序中产生恶臭的不凝结的气体,俗称臭气。它们是由无机和有机硫化物所组成。这些硫化物统称为总还原硫化物（TRS）。老式木浆厂都把它排入大气中，既损失了硫又污染了大气。现代化浆厂根据不凝气中总还原硫化物（TRS）含量的不同可分为两类：一类为浓度高而体积小的不凝气——高浓臭气（HCLV），另一种为浓度低而体积很大的不凝气——低浓臭气（LCHV）。在HCLV中，TRS的容积大约占体积分数的10%，在LCHV中TRS的容积分数大约占0.1%。
   
　　在上世纪80～90年代的老式浆厂中，HCLV在石灰回收炉中燃烧，把臭气中的TRS变成二氧化硫，只消除了臭味，但未回收硫。这种处理臭气的方法仍有一些负面的作用。在现代化浆厂中，将上述的HCLV和LCHV两种臭气分别送入碱回收炉中燃烧，使TRS变成可回收利用的硫化物。既消除了大气污染又回收了可再利用的化学品——硫化物，使企业做到了经济效益与环境效益的统一。国内一些大型现代化木浆厂已这样处理了。小型现代化的浆厂将（HCLV）用火炬燃烧，将TRS变成二氧化硫排入大气，只消除了臭味。我们应探讨与研究将火炬燃烧排气中的二氧化硫，送入碱回收炉中回收成硫酸钠的可能性。

　　3 结论
   
　　硫酸盐法浆厂污染物的内部治理应从备料开始，贯穿整个生产