造紙制漿廢水如何*?
神奇 “ 膜法 ” 治 “ 黑龍 ”
——南工大院士團(tuán)隊(duì)攻克造紙制漿廢水*世界性難題
“這水已經(jīng)等同于純凈水,對(duì)人體無(wú)害,解渴不成問(wèn)題。”
一邊說(shuō)著,羌強(qiáng)一邊用手捧起經(jīng)過(guò)處理的造紙制漿廢水,連喝兩大口。
5 月下旬的江蘇,盡管已經(jīng)步入初夏時(shí)節(jié),但是在南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)能
達(dá)水務(wù)公司超濾系統(tǒng)運(yùn)行區(qū),記者沒(méi)有聞到絲毫令人不快的異味,反而是管委
會(huì)主任羌強(qiáng)的這個(gè)舉動(dòng)讓人大吃一驚。
就在 3 年前,開(kāi)發(fā)區(qū)王子造紙公司的制漿廢水原計(jì)劃建一條百余公里的管
道直排大海,而那里正是啟東漁民世世代代賴以為生的傳統(tǒng)漁場(chǎng)。讓這個(gè)投資
百億的大項(xiàng)目變得命運(yùn)多舛。
而現(xiàn)在,眼前又黑又臭的造紙制漿廢水,經(jīng)過(guò)預(yù)處理、膜過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶
等工序,轉(zhuǎn)瞬就變成可以回收利用的中水、工業(yè)用鹽和干泥。不僅全過(guò)程實(shí)現(xiàn)
*,而且中水還成了開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)搶手的香餑餑。這一切的幕后功臣,就
是南京工業(yè)大學(xué)徐南平院士團(tuán)隊(duì) 40 多位科研人員以及他們所展現(xiàn)的神奇膜技
術(shù)。
“ 慣例 ” 背后的環(huán)保悖論
啟東,是地處*長(zhǎng)江入海口北側(cè)的一個(gè)縣級(jí)市,這里三面環(huán)水,形似半
島,水產(chǎn)豐富。
3 年前,當(dāng)總投資 19.8 億美元、設(shè)計(jì)年產(chǎn) 80 萬(wàn)噸紙、71.4 萬(wàn)噸木漿
的江蘇王子制紙有限公司,將配建一條造紙制漿廢水排海管道的消息傳到啟
東,世代以漁業(yè)為生的當(dāng)?shù)匕傩?,不由地開(kāi)始擔(dān)心造紙制漿廢水會(huì)影響生態(tài)和
近海漁業(yè)養(yǎng)殖。
啟東民眾認(rèn)為,造紙廢水直排大海,污染環(huán)境、危及生態(tài)、破壞漁業(yè)資
源。而在行業(yè)內(nèi),造紙制漿廢水經(jīng)處理后直排大海是“慣例”,王子公司
是*三、亞洲*大造紙企業(yè),在日本國(guó)內(nèi)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家,都采用同樣
的工藝和處理方法。這是一場(chǎng)事關(guān)發(fā)展與保護(hù)、經(jīng)濟(jì)利益與生態(tài)效益之間的沖
突。
“ 死棋 ” 牽出的技術(shù)困局
由于政府“*停建”的承諾,這條尚未完工的排海管道,成為一步“死
棋”,留下了巨大的困局:
——不排大海,日本zui大在華投資項(xiàng)目王子造紙制漿尾水無(wú)處排放,南通
面臨可能超過(guò) 100 億元的巨額違約賠償,經(jīng)濟(jì)上、外交上的負(fù)面連鎖反應(yīng)難以
估量;
——就地處理,國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有造紙制漿廢水“*”先例可循,有專家
論證,在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,要實(shí)現(xiàn)*,僅前期投入就需 30 億元,超出修
建排海管道所需 12 億元的一倍多,地方財(cái)政難以為繼。
“制漿尾水*,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外業(yè)界普遍認(rèn)為不可能。”項(xiàng)目實(shí)施人、南
京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所楊剛教授說(shuō)。
記者采訪獲悉,造紙制漿廢水處理有三大技術(shù)障礙無(wú)法逾越:一是成分復(fù)
雜,有 300—600 種物質(zhì),特別是含有大量的膠體物質(zhì)、木質(zhì)素、短纖維等,極
易造成納米級(jí)的過(guò)濾膜污染堵塞,3 個(gè)月必須更換,成本*;二是含有高濃
度的有機(jī)物,使得脫水不*,副產(chǎn)鹽無(wú)法結(jié)晶;三是預(yù)處理過(guò)程中的臭氣難
以控制,影響環(huán)境。
關(guān)鍵時(shí)刻,時(shí)任江蘇省省長(zhǎng)助理兼科技廳廳長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士、中國(guó)膜
科學(xué) 973 項(xiàng)目科學(xué)家的徐南平主動(dòng)請(qǐng)纓,帶領(lǐng)南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)研究所
的 40 多位研發(fā)人員,接下了造紙制漿廢水“*”的技術(shù)難題。
他們將要完成的任務(wù)是,全天候、24 小時(shí)無(wú)條件運(yùn)行,將制漿廢水變成可
回收利用的中水、工業(yè)用鹽及干泥,實(shí)現(xiàn)廢水全量回收利用。
此時(shí),基本沒(méi)有專門留給他們的科研攻關(guān)時(shí)間。
“ 膜法 ” 制勝的創(chuàng)新豐碑
“要實(shí)現(xiàn)‘*’,科學(xué)鎖定制漿廢水的成分十分重要。”楊剛介紹,
由于制漿廢水成分復(fù)雜,水質(zhì)比課題組想像的更差,就連日本王子公司也在不
斷修正指標(biāo),僅從每次提供的水質(zhì)參數(shù)上看,一次比一次惡劣。
“我們沒(méi)有任何退路,只能背水一戰(zhàn)!”徐南平院士告訴記者。為了盡快
獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將日本原廠的廢水空運(yùn)到南通進(jìn)行研究。
在對(duì)水樣多次科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了成套設(shè)計(jì)工藝。
這套裝置的工藝分別為預(yù)處理、膜集成和蒸發(fā)結(jié)晶 3 個(gè)流程,每個(gè)流程都
包含著諸多復(fù)雜技術(shù)與工藝,環(huán)環(huán)相扣,缺一不可。如預(yù)處理中,科研人員采
用生物膜降解技術(shù),不僅可將臭味去除,還有效解決了過(guò)濾膜的污染堵塞難
題。
“這是上目前*合理的工藝。”楊剛說(shuō)。
膜集成是關(guān)鍵環(huán)節(jié),占到處理水量的 90%多。通過(guò)膜材料這個(gè)特殊的“篩
子”,將大部分好水過(guò)濾出來(lái),是實(shí)現(xiàn)*的重要保障。
zui終,南京工業(yè)大學(xué)研究人員精心設(shè)計(jì)出的膜集成環(huán)節(jié)過(guò)濾出的純水,水
質(zhì)指標(biāo) COD 小于 3,電導(dǎo)率小于 150,比自來(lái)水都好。
此時(shí),幾萬(wàn)噸廢水中還剩下幾百噸高鹽水需要處理。如何讓鹽分結(jié)晶,順
利提取出來(lái),做到既有效又節(jié)能,是整個(gè)工藝的zui后一道工序。但國(guó)內(nèi)外沒(méi)有
可供參考的案例。某國(guó)外造紙企業(yè)采用了蒸發(fā)技術(shù),但zui終出來(lái)的都是糊狀
物,鹽分根本提取不出。
為此,研究人員采取了機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù),結(jié)合恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)水條件和
過(guò)程條件控制,實(shí)現(xiàn)了有效結(jié)晶。前來(lái)采購(gòu)的精細(xì)化工廠都不敢相信,這白花
花的工業(yè)鹽竟然出自制漿廢水。
zui后剩余的干泥,含有鈣、鎂等成份,被用在建筑工程中,是實(shí)惠又安全
的材料。
3 個(gè)月完成設(shè)計(jì),6 個(gè)月完成建設(shè)與安裝,一年實(shí)現(xiàn)試運(yùn)營(yíng)。在王子公司制
漿生產(chǎn)線建成投產(chǎn)之前,廢水處理工程全部建成,中方*履行了雙方簽訂的
協(xié)議。
看似 “ 天方夜譚 ” 的難題,攻克了!
目前,這套*的制漿廢水中水回用裝置已經(jīng)在南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)
“能達(dá)水務(wù)有限公司”順利運(yùn)行一年多。
開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)保局局長(zhǎng)王朝輝表示,能達(dá)公司是中水回用工程的實(shí)施主體,制
漿廢水日處理能力設(shè)計(jì)峰值達(dá) 4 萬(wàn)噸,平均值 3.65 萬(wàn)噸,王子公司日產(chǎn)制漿廢
水 3.2 萬(wàn)—3.6 萬(wàn)噸,全部在這里集中處理。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,處理后產(chǎn)生的中
水水質(zhì)良好,主要水質(zhì)指標(biāo)如 COD、濁度、硬度、pH 值等,均優(yōu)于長(zhǎng)江水甚至
自來(lái)水。
經(jīng)測(cè)算,目前每噸中水運(yùn)行成本約為 5 元,售價(jià)為 2 元,地方財(cái)政只需要
補(bǔ)貼運(yùn)行成本 3 元。與排海管道工程相比,建設(shè)資金和運(yùn)行費(fèi)用都有顯著降
低。經(jīng)過(guò)適應(yīng)性運(yùn)行后,將有可能進(jìn)一步降低運(yùn)行成本。
由于售價(jià)低、水質(zhì)好,這些回用中水已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)爭(zhēng)搶的香餑
餑,僅王子公司每天就引中水 1.2 萬(wàn)噸用于造紙,江山農(nóng)化每天也使用 5000
噸,用于鍋爐補(bǔ)充水或循環(huán)冷卻水。園區(qū)每年因此可節(jié)水 2000 萬(wàn)噸,并減少向
水體排放 COD、BOD 分別為 1500 噸和 400 噸。一項(xiàng)技術(shù)便釋放出大量的環(huán)境容
量指標(biāo),為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展“騰出”巨大空間。
相關(guān)專家表示,包括造紙行業(yè)在內(nèi)的一批工業(yè)項(xiàng)目,盡管是達(dá)標(biāo)排放,但
對(duì)水環(huán)境的傷害仍然不小,長(zhǎng)此以往必然會(huì)造成水體不堪重負(fù)。
“中水回用工程具有很大的科技推廣價(jià)值。”徐南平表示,這次成功實(shí)
踐,讓他們有信心解決幾乎所有工業(yè)廢水的處理問(wèn)題。只要科學(xué)分析相關(guān)工業(yè)
廢水的成分,有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)膜材料集成,均可實(shí)現(xiàn)全部中水回用,也就
是*。如果各地政府能夠下定決心進(jìn)行推廣,這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)中國(guó)乃至世界
的水資源保護(hù)、水環(huán)境治理發(fā)揮不可估量的作用。(文章來(lái)源:中國(guó)青年網(wǎng))
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