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造纸行业污染物排放概念和水处理厂中控方案设想2012年12月行业概况中国造纸工业自新中国建国以来，从几乎空白的基础上逐步发展，1949年我国造纸产量约23万吨，其中传统手工纸12万吨左右，人均消费量0.5公斤。到2011年我国纸及纸板产量9930万吨，是1949年的435倍，年均增长10.3%，人均消费量达到73公斤，增加了近150倍，已略高于世界平均水平。所能生产的纸浆品种和纸张品种也日益丰富多样，总数达到数百种，基本可以满足国内各方面的需要。生产消费及进出口国内纸浆生产情况0100020003000400050006000200020012002200320042005200620072008200920102011国产木浆国产废纸浆国产非木浆纸浆、废纸进口和国内废纸回收05001000150020002500300035004000450050001990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011国内废纸回收量中国纸浆进口量中国废纸进口量原料的制约我国造纸工业自2009年以来已成为世界最大的纸张消费和生产国，目前造纸行业生产和消费基本平衡，但废纸和进口商品纸浆成为支撑我国近年来发展的主要原料，国产纸浆受林纸一体化工程进展缓慢、草浆环保技术瓶颈没有突破，国内废纸回收率难以提高等的制约，近年来造纸行业原料自给率维持在60%左右，每年仍需进口大量的商品纸浆和废纸。世界可供出口的木浆和废纸资源有限，我国造纸工业原料对外依存度高，对行业持续发展存在着很大风险。2005年以来，我国制浆造纸工业纤维原料的对外依存度从逐年提高到基本趋稳，保持在40%左右，如果要保持住现有成果仍需更大的努力。造纸工业主要纤维原料消耗结构2000年2005年2010年2011年量比例/%量比例/%量比例/%量比例/%纸浆总消费量2790100.05200100.08461100.09044100.01、木浆消费量53519.2113021.7185922.0214423.7其中：国产木浆2007.23717.17168.58239.1进口木浆1324.775414.5112913.3143515.92、非木浆111540.0126024.2129715.3124013.7其中：苇（荻）浆1003.61382.71561.81581.7竹浆301.1861.71942.31922.1蔗渣浆301.1631.21171.41211.3禾草浆86230.992917.97198.56607.3其他浆742.7941.81111.31091.23、废纸浆114040.9281054.0530562.7566062.6其中：进口废纸浆29710.6136226.2209224.7218224.1国产废纸浆84330.2144827.8321338.0347838.5资源的循环利用伴随着废纸、农业秸秆，制糖工业废甘蔗渣和造纸行业自身固体废物（树皮、秸秆废渣、甘蔗髓、废纸制浆污泥，废水处理污泥、碱回收白泥）的大规模回收利用，我国目前造纸工业主要原料中有70%的原料来源于各类固体废弃物，有约20%的能源来源于固体废物，有约70-99%的制浆化学品来源于自身的固体废物，造纸行业通过清洁生产，实现了资源—生产—消费—资源再生的良性循环，已成为我国国民经济中具有循环经济特征的重要基础原材料产业。行业的绿色属性我国造纸工业已初步成为具有绿色、低碳和可循环特点的工业。造纸原料作为再生资源可通过大规模生产实现永续利用，纸、纸板、纸制品使用后可通过回收实现再利用。同时造纸行业具有化学品回收和水循环利用等方面的成熟技术，已普遍成功应用在生产过程中，造纸工业可实现对资源的高效利用、循环利用，是可持续发展的绿色产业。同时，造纸工业是最具低碳发展条件的产业，原料生产过程聚碳作用非常明显，以及生产过程中利用废液、废渣、废料、污泥等生产大量生物质能源。造纸工业的发展目标是满足内需由“数量主导型”转向“质量、效益主导型”建设“资源节约型、环境友好型、科技创新型”的绿色造纸工业。制浆造纸工业生产中产生的主要污染物1、制浆过程：制浆过程中提取纤维细胞后剩余的木质素、蒸煮和漂白过程溶解的糖类等有机物、植物预处理和生物处理中产生废渣和污泥，洗涤筛选过程流失的植物残余物和纤维细胞等。2、废纸制浆：废纸回收处理过程中产生的废渣、脱除的油墨有机物和合成有机物、溶出的淀粉等糖类、流失的细小纤维细胞等。3、造纸过程：备浆和抄纸中自筛选、脱水、损纸回用过程流失的细小纤维、化学助剂等。制浆造纸工业生产中产生的主要污染物表现为BOD、COD、氨氮、挥发酚、悬浮物、二恶英等。制浆造纸行业污染物的来源造纸的纤维原料是从植物中提炼游离出的具有纤维素细胞壁的细胞植物的细胞壁由被木素粘合在一起的纤维素和半纤维素组成植物原料的成分纤维素碳水化合物半纤维素主要组分淀粉、果胶和一些多糖木素：芳香族化合物造纸植物纤维原料溶剂抽出物：芳香族化合物（酚类）、萜烯类（松节油）、少量组分脂肪酸、脂肪与蜡、醇类无机物：灰分木素木素和其降解物是污染物发生量主要来源之一定义：由苯丙烷结构单元通过C－C键和醚键连接而成的具有三度空间结构的高分子聚合物，分子量未知。不同原料木素结构是不相同的，同一原料不同产地木素结构不同，同一原料不同部位木素的结构不同。木素主要存在于纤维的胞间层和细胞壁中，起到粘结纤维的作用。化学制浆的实质就是将部分木素暂时性溶解，过滤出不溶于水的纤维细胞。所以，木素含量↑，蒸煮难度↑化学药品消耗量↑，污染物发生量↑。不同品种纸张生产中纸浆中木素含量不同：高级复印纸＜水泥袋纸及瓦楞纸等＜新闻纸半纤维素半纤维素是污染物的主要来源之一定义：①由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖；②大多数带有支链；③主链糖基有：木糖，葡萄糖，甘露糖；侧链糖基有：木糖，葡萄糖，半乳糖，阿拉伯糖，葡萄糖醛酸等。半纤维素在水中易吸水润胀，有利于打浆。在一般制浆过程中半纤维素应尽量保留以提高纸浆得率。但是在制造人造纤维及纤维素衍生物（纤维素酯和纤维素醚等）时半纤维素应尽量除去，否则影响产品的质量和性能。其他少量成分污染物的来源之一1.树脂、脂肪和蜡（有机溶剂抽出物）针叶木：树脂酸、萜烯类化合物（松节油）、脂肪酸和不皂化物。含量为4％左右。阔叶木：酯化的脂肪酸、中性物（萜、萜醇、萜醛等混合物）、少量松香酸。含量为1％以下。草类：脂肪和蜡。含量在3～6％。2.灰分灰分：植物纤维原料燃烧和灰化后的物质称为灰分。存在部位：胞间层果胶质中的金属离子带来的，果胶质是灰分的载体。木材灰分含量少，在1%以下，主要成分：钙、钾、镁。草类灰分含量较高，2%以上。麦草6-9%，稻草高达15%，主要成分是二氧化硅。主要存在于植物的叶、穗、节部位。流失的细小纤维和辅料污染物的来源之一在制浆、洗浆、漂白、造纸过程中大量使用过滤网，不可避免的会流失纤维素纤维细胞，并会以BOD和COD的数值体现。在造纸、纸加工过程中会大量使用淀粉、变性淀粉、胶乳、松香等多种辅料，并会有部分流失进入废水，或在废纸制浆中进入废水。水/无机物…半纤维素降解物木素烧碱水纸浆黑液纤维素降解物木素降解物抽出物降解物纤维素半纤维素制浆生产线高温（160℃左右）高压（6kg/cm2左右）本色麦草浆COD和BOD来源麦草造纸用植物纤维原料针叶木（软木）：落叶松、马尾松、云杉木材纤维原料冷杉、铁杉、柏木等阔叶木（硬木）：杨木、桦木、桉木、相思木等竹类：毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹等非木材禾草类：稻麦草、龙须草、荻苇、蔗渣、玉米秆等造纸用纤维原料韧皮类：亚麻、黄麻、桑皮、构皮等纤维原料籽毛类：棉花、棉短绒、破棉布半木材纤维原料：棉秆化学合成纤维：芳纶、氨纶、锦纶非植物纤维矿物纤维：石棉、玻璃纤维、石英纤维动物纤维：羊毛、胶原纤维（皮革边角料）原料的分布苇（荻）全国17个省（区）有苇（荻）资源，苇田面积约150万公顷，长苇面积约50万公顷，年收芦苇荻量约270万吨。主要产区：辽宁、新疆、湖南、黑龙江、内蒙古等省（区）。目前芦苇单产较低，约370公斤/亩，经科学育苇后，单产有提高30～50％的潜力。甘蔗渣我国甘蔗种植面积约150万公顷，产量9000万吨，蔗糖产量1000万吨左右，相应蔗渣量约1800万吨（含水份48％）。主要产区：广西、云南、广东和海南，四个地区种植面积约占总种植面积90％。目前造纸甘蔗渣利用率较低，占总蔗渣量约15％，其中广西甘蔗种植面积占总种植面积50％以上，蔗渣量500万吨左右，造纸利用率23％，经过调整蔗渣用途结构和糖厂规模结构，提高蔗渣利用率有很大潜力。竹子全国竹材总面积484万公顷（毛竹林327万公顷，杂竹林157万公顷）。毛竹蓄积量9350万吨，杂竹蓄积量4210万吨。竹材产量约2800万吨（毛竹1700万吨，杂竹1300万吨），目前造纸用竹材约占竹材总产量的12％。主要产区：四川、云南、贵州、广西、福建、江西、浙江、广东、湖南等省（区）。目前竹资源开发利用率较高的是四川省，其他主要产区利用率较低，有开发利用潜力。秸秆和其他非木纤维资源小麦、玉米、水稻、棉花四种农作物种植面积约8000余万公顷，秸秆产生量估计4亿吨左右，其中麦秆是造纸重要的非木纤维资源，其他秸秆目前尚未大量使用。棉杆和稻草仍有较大开发利用空间。全国小麦产量约9200万吨，估计麦草产生量9000万吨，造纸用麦草占麦草总量的13％以上，麦草的利用率较高。麦草主要产区：河南、山东、河北等省。⑤、其他非木纤维资源：如芒杆、芦竹、皇竹草、龙须草、麻类等也有一定的开发利用空间。废纸资源情况我国废纸资源进口约占45%，2011年进口2728万吨。国内回收约占55%，2011年我国共回收各类废纸4350万吨，废纸回收率44.6%。国内各地废纸资源与当地GDP、社会商品消费情况，工农业商品进出口情况，城镇人口比例等有较强的相关性。木材纤维原料资源情况根据国家林业局公布的第六次全国森林资源清查结果显示，全国森林覆盖率由上一次清查时的16.55％上升到18.21％；年消耗资源3.65亿立方米，年林木蓄积生长量约为4.97亿立方米以上，有的年份要超过5亿立方米以上。我国木材总供给和总需求可以说基本平衡。在全国现有林业用地面积26329万公顷中，规划商品林经营面积8181万公顷占31％。在400毫米雨量线以东的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东、河南、江苏、浙江、安徽、江西、湖南、湖北、福建、广东、广西、海南和云南等18个省（区），商品林经营区面积约6357万公顷，其中有林地面积4530万公顷，未成林地面积140万公顷，宜林地面积1100万公顷。各类原料可发生COD的成分比例本部分内容介绍制浆主要品种：原料备料-成浆的工艺对应的纸品种制浆得率污染物来源成份及发生量治理方法制浆方法的分类石灰法高得率化学法碱法烧碱法（pH＞13）（50%-65%）硫酸盐法（pH＞13）化学法酸性亚硫酸盐法（pH＝1～2）（40％－50％）亚硫酸盐法亚硫酸氢盐法（pH＝2～6）中性亚硫酸盐法（pH＝6～9）制碱性亚硫酸盐法（pH＞10）浆木片磨木法方机械法法（91％－98％）原木磨木法半化学法化学机械法（65％－94％）化学机械法纸浆和制浆得率的概念0102030405060708090100磨石机械浆热磨机械浆化学热磨机械浆半化学浆高得率化学浆全化学浆溶解浆%手工制纸工艺及污染物•棉、麻（破布）、麦草、竹、檀皮等•原始的手工制浆污染物发生量：化学浆COD发生量200-1300kg/吨浆半化学浆COD发生量400-600kg/吨浆•现代手工制纸已大部分使用商品纸浆宣纸的加工过程是将韧皮纤维和禾本科茎秆纤维经过水泡浸渍、石灰发酵、缓和蒸煮、日光漂白、石碓打浆、竹帘捞纸、榨帖炕焙等18道主要工序，100多项操作，费时300天抄造而成。备料废水取决于水的回用程度，用水量2-50m3