造纸行业木材制浆工艺污染防治可行技术指南试行

附件1环境保护技术文件造纸行业木材制浆工艺污染防治可行技术指南（试行）GuidelineonAvailableTechnologiesofPollutionPreventionandControlforWoodPulpingProcessofPulpandPaperIndustry（onTrial）环境保护部发布1前言为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》，防治环境污染，完善环保技术工作体系，制定本指南。本指南以当前技术发展和应用状况为依据，可作为木材制浆污染防治工作的参考技术资料。本指南由环境保护部科技标准司提出并组织制订。本指南起草单位：中国制浆造纸研究院、山东省环境保护科学研究院设计院、中国环境科学研究院本指南由环境保护部解释。21总则1.1适用范围本指南适用于以木材为原料的制浆企业，以竹材为原料的硫酸盐法制浆企业可参照采用。1.2术语和定义1.2.1硫酸盐法制浆是指以氢氧化钠和硫化钠为化学药液蒸煮木片而得到纸浆的方法。1.2.2化学机械法制浆采用化学预处理与机械磨解作用相结合的方式使木片解离成纸浆纤维的方法。2生产工艺及污染物排放2.1生产工艺及产污环节根据制浆方式的不同，木材制浆通常分为化学法制浆和化学机械法制浆，其中化学法制浆主要为硫酸盐法制浆，化学机械法制浆主要包括漂白化学热磨机械制浆（BCTMP）、碱性过氧化氢机械制浆（APMP）和盘磨化学预处理碱性过氧化氢机械制浆（P-RCAPMP）。2.1.1化学法制浆化学法制浆主要为硫酸盐法制浆，是以氢氧化钠和硫化钠为蒸煮化学药剂处理木片的制浆方法。根据漂白程度的不同，硫酸盐浆分为未漂浆、半漂浆和漂白浆三种。硫酸盐法制浆工艺流程及产污环节见图1。图1木材硫酸盐法制浆工艺流程及产污环节2.1.2化学机械法制浆化学机械法制浆是利用化学作用对木片进行预处理后，再利用机械作用将木材纤维分离成纤维束、单根纤维和纤维碎片的过程。化学机械法制浆工艺流程及产污环节见图2。3图2化学机械法制浆工艺流程及产污环节2.2污染物排放木材制浆工艺产生的污染主要包括大气污染、水污染、固体废物污染和噪声污染，其中水污染是主要环境问题。2.2.1水污染硫酸盐法制浆产生的废水主要包括备料废水、蒸煮及黑液蒸发产生的污冷凝水、粗浆洗涤筛选废水、漂白废水、各工段临时排放的废水。废水中主要污染物为碳水化合物的降解产物、低分子量的木素降解产物、有机氯化物及水溶性抽出物等。化学机械法制浆产生的废水主要来自木片洗涤和制浆过程中溶出的有机化合物和细小纤维。废水中的污染物主要为细小纤维为主的SS，以低分子量的木素降解产物、碳水化合物降解产物和水溶性抽出物等为主的溶解物。2.2.2固体废物污染木材硫酸盐法制浆过程中产生的固体废物主要为备料过程产生的树皮和木屑等木材残留物；制浆过程中筛选工段产生的节子及浆渣；锅炉燃烧产生的炉灰，碱回收车间苛化工段产生的绿泥、白泥和石灰渣；废水处理产生的污泥（格栅截留的细小纤维、初沉池的砂石、二沉池产生的剩余污泥及化学污泥）；锅炉中产生的灰渣。木材化学机械法制浆过程中产生的固体废物包括：原木剥皮、木片洗涤和筛选（约1.5%筛渣）产生的树皮、锯末及木屑等木材残留物；木片压榨螺旋及纸浆筛选排出的纤维束；辅助锅炉产生的灰烬；废水处理产生的污泥（格栅截留的细小纤维、初沉池沉淀的砂石、二沉池沉淀的剩余污泥及化学污泥）。木材制浆工艺产生的主要污染物及来源见表1。2.2.3大气污染木材硫酸盐法制浆大气污染主要来源包括：备料、蒸煮、纸浆洗涤、漂白、漂白剂制备、黑液蒸发浓缩、辅助锅炉、碱回收锅炉、白液制备、石灰窑、贮槽等。排放物主要包括粉尘、二氧化硫、臭气等。臭气的组分和可降解产物比较复杂，其中含硫组分包括硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫醚等；无硫组分包括甲醇、乙醇及低分子有机酸等。木材化学机械法制浆大气污染主要来源于备料及辅助锅炉；另外，废水厌氧处理过程中会产生甲烷及含硫化物的臭气。在备料过程中也会排放出少量的粉尘，属于无组织排放，量小且难以计量。2.2.4噪声污染木材制浆产生的噪声分为机械噪声和空气动力性噪声，主要噪声源包括蒸煮锅、磨浆机、传动类、泵类、引风机等。4表1木材制浆工艺产生的主要污染物及来源制浆法工序大气污染物水污染物（有机物）固体废物噪声粉尘TRS臭气SO2NOX漂白废气木片洗涤废水黑液/废液污冷凝水洗选废水漂白废水木材废料、树皮、木屑浆渣绿泥白泥碱灰石灰渣水处理污泥化学法制浆（主要为硫酸盐法）备料●●●●蒸煮●●●●筛选净化●●●●漂白●●●蒸发●●●●燃烧●●●●苛化●●●●●化学机械法制浆化学热磨机械浆/碱性过氧化氢机械浆备料●●●●预浸渍●●●磨浆●●筛选净化●●●漂白●●废水处理●●●53木材制浆工艺污染防治技术3.1工艺过程污染预防技术3.1.1干法剥皮技术干法剥皮技术是指在连续式圆筒剥皮机中，原木随滚筒一起做不规则运动，通过原木之间、原木与筒壁之间发生摩擦、碰撞，使树皮剥离。该技术能耗较高，但是以较高干度的树皮作为辅助燃料，可得到更多的能量补给。与湿法剥皮相比，该技术可以减少废水量及有机污染物和SS的排放量。该技术适用于所有以原木为原料的硫酸盐法制浆企业和化学机械法制浆企业。3.1.2蒸煮技术3.1.2.1连续蒸煮技术3.1.2.1.1改良型连续蒸煮（MCC）技术改良型连续蒸煮技术是通过分段加入白液和蒸煮后期采用逆流蒸煮（MCC区），MCC区布置在原顺流蒸煮区下方，总碱耗的20%在这里通过循环加入。该技术降低了预浸渍初期的碱浓度(由60g/L降至40g/L)，增加了蒸煮后期的碱浓度(10g/L增至20g/L)，使蒸煮更具有选择性，后期残余木素可以继续脱除。该技术可将卡伯值降低5~10个单位而不影响浆料性能。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.2.1.2深度改良型连续蒸煮（EMCC）技术深度改良型连续蒸煮技术是在MCC的基础上将高温洗涤区改为逆流蒸煮/洗涤区，使MCC的洗涤区变成了EMCC的第二段逆流蒸煮区，在高温洗涤区的洗涤循环泵入口处加入约10%∼15%的碱。同时整个系统在较低的温度下进行蒸煮。该技术将MCC的逆流蒸煮区延长到了高温洗涤区，即延长了蒸煮时间，由常规蒸煮的1.5h变为4.5∼6h，残余木素得以进一步脱除和溶出，同时由于蒸煮时间延长，蒸煮温度可以适当降低，有利于蒸煮匀度的提高。该技术卡伯值可以比MCC继续降低2∼3个单位而浆质量保持不变。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.2.1.3等温蒸煮（ITC）技术等温蒸煮（ITC）技术是在EMCC基础上，通过增大高温洗涤循环加热器、循环泵的抽出筛网能力形成新的ITC循环。整个蒸煮在较低的等温条件下进行，具有更好的脱木素选择性。同时由于ITC循环提高了蒸煮后期的上升液流量和循环量，蒸煮器周边与中心温度分布一致，蒸煮更为均匀。浆渣率也有所降低，浆料的可漂性也得到了提高。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。63.1.2.1.4低固形物蒸煮（LSC）技术低固形物蒸煮（LSC）技术是指将木片浸渍液及大量脱木素段和最终脱木素段的蒸煮液抽出而大幅降低蒸煮液中固形物的蒸煮技术。该技术可最大限度地降低整个大量脱木素阶段蒸煮液中的有机物浓度，降低喷放线浆料CODCr携带量。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.2.1.5紧凑蒸煮技术紧凑蒸煮技术是指将等温蒸煮技术结合黑液预浸渍技术形成的技术，即在大量脱木素阶段，通过提高氢氧根离子和硫氢根离子浓度，提高硫酸盐蒸煮的选择性，并提高该阶段的木素脱除率，从而减少慢速反应阶段的残余木素量。该技术具有蒸煮温度低、电耗低、纸浆得率高、可漂性好等特点，吨浆能耗低于其他蒸煮技术，运行成本较低。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.2.2改良型间歇蒸煮技术改良型间歇蒸煮技术是通过置换和黑液再循环技术的方式深度脱除木素，改良型间歇蒸煮主要包括快速置换加热（RDH）、超级间歇蒸煮及DDS置换蒸煮等工艺。快速置换加热（RDH）和超级间歇蒸煮技术可降低纸浆卡伯值而不影响浆料性能，该技术相对传统间歇蒸煮技术可减少漂白的药品消耗量和CODCr排放量，还可节省约70%蒸汽量和30%电耗，提高1%~2%得率。该技术还有操作灵活的优点，但在运行稳定性、能耗及规模效益方面稍逊于连续蒸煮。在新设备中，以针叶木为原料蒸煮后的纸浆卡伯值可以保持在20~25，以阔叶木原料的纸浆卡伯值可以保持在14~16。实际生产中，可通过增加间歇蒸煮器，实现不降低制浆产能的情况下，对现有间歇蒸煮系统进行改造。该技术可用于新建的硫酸盐法制浆企业，如果原有蒸煮器容量足够大，可以实现传统设备的改造。3.1.3纸浆高效洗涤技术纸浆高效洗涤技术是通过挤压、扩散、置换等作用，以最少量的水最大限度地去除粗浆中溶解有机物和可溶性无机物。该技术可显著降低废水中的溶解有机物，其中的双辊置换压榨洗浆机和置换鼓式DD洗浆机多段逆流压榨洗涤技术，其黑液提取率可达到98%以上。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.4封闭筛选技术封闭筛选技术是利用杂质与纤维尺寸大小和形状的不同，用孔型或缝型筛板的筛选系统进行分离的过程。在筛选过程中采用压力筛等设备进行逆流洗涤，可以实现洗涤水完全封闭，减少中段废水的排放。该技术工艺流程简单，占地面积小，适用于所有硫酸盐法制浆企业。73.1.5氧脱木素技术氧脱木素技术是在蒸煮与漂白之间，保持纸浆强度而脱除木素的一种工艺。在氧脱木素过程中，氧气、氧化白液和硫酸镁与高浓度（25%~30%）或中等浓度（10%~15%）纸浆在反应器中混合。在pH值调为碱性的纸浆中通氧气，可以除去粗浆中约50%的残余木素。该技术可减少漂白剂用量，降低漂白剂总成本，减少漂白阶段的污染负荷，其废液可逆流到碱回收车间实现能量及化学品的回收。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.6无单质氯漂白技术无单质氯漂白技术是指采用二氧化氯作为主要漂白剂的漂白工艺。该技术可减少废水中可吸附有机卤化物（包括二噁英）的产生，并可减少废水的排放。漂白后纸浆的白度高，返黄少，浆的强度好；但二氧化氯必须就地制备，生产成本较高，对设备的耐腐蚀性要求高。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.7黑液降膜蒸发技术黑液降膜蒸发技术是黑液在蒸发器内经布膜器分配后，液膜在重力作用下沿加热管（板）向下流动，下降过程中实现黑液的蒸发浓缩。该技术消除了静压力造成的温度损失，同时发挥了液膜蒸发的特点，传热系数高，蒸发强度大，不容易结垢。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.8高浓黑液蒸发及燃烧技术高浓黑液蒸发及燃烧技术是指黑液在进碱回收炉前，通过安装超级浓缩器或结晶蒸发器，使高浓黑液中有机物的固含量进一步提高后再送碱回收炉燃烧。该技术可减少二氧化硫的排放，并具有一定的经济效益。该技术可用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.9污冷凝水汽提及回用技术污冷凝水汽提技术是通过蒸汽汽提使污冷凝水中的恶臭气体及有机物分离出来，处理后的冷凝水可回用于生产。该技术可减少工厂新鲜水的消耗量，减少废水处理系统的有机污染负荷，并减少臭气的排放。该技术适用于所有硫酸盐法制浆企业。3.1.10高效筛选及浆渣精磨技术高效筛选及浆渣精磨技术是利用密度及尺寸的不同采用锥形除渣器及压力筛将浆料与杂质分离，锥形除渣器分离出的砂石等重质杂物排出系统，而压力筛分离出来的纤维束送浆渣处理系统，经精磨后再转化为纤维返回制浆线。8该技术通过合理流程布局，可以有效提高纤维的利用率，减少固体废物的产生，且减少废水中的SS。该技术适用于所有化学机械法制浆企业。3.1.11高效洗涤和流程控制技术高效洗涤和流程控制技术是采用辊式洗浆机、双辊压榨洗浆机或螺旋压榨机通过置换压榨等作用分离浆中的溶解性有机物，提高纸浆的洁净度，降低后续漂白药品的消耗；同时，通过改进洗涤措施，降低洗涤用水量，并提高洗涤废水中有机物浓度，减少洗涤损失。该技术主要与漂白化学热磨机械制浆（BCTMP）有关，BCTMP浆的洗涤比化学浆的洗涤难度稍高，需要更大的洗涤设备能力。但通常BCTMP浆对提取率的要求较低，通常为65%~70%。该技术适于所有的漂白化学热磨机械浆生产企业。