新疆棉浆粕行业清洁生产水平现状及改进研究

2014-07-20赵晓玉白雁斌王天娇

环境与可持续发展 2014年1期

关键词：浆粕新疆棉黑液

赵晓玉白雁斌，2 王天娇

(1. 新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052;2. 新疆维吾尔自治区环境工程评估中心，乌鲁木齐 830011)

1 新疆棉浆粕生产工艺概况

经过对新疆全部14 家棉浆粕企业的全面调研，发现企业基本上采用下列工艺流程:备料→开棉→碱预浸渍→蒸煮→倒料→打浆→除渣→脱水浓缩→预酸→氯化→漂白→酸处理→洗涤→除渣→造粕。

2 棉浆粕生产工艺存在的问题

2.1 能耗、物耗高，产污水量巨大

棉浆粕企业常采用传统的间歇式生产方式，浆料需要反复穿梭于各道浆池、储罐保证各段生产的连续性，消耗大量电量。当棉绒中杂质含量超出除砂设备的生产能力时，增加了生产过程的水耗、电耗［1］。疆内企业生产常采用的重蒸轻漂的工艺技术，导致纤维素纤维聚合度在蒸煮工段大幅度降解，也使得蒸煮过程纤维素在高碱、高温、高压的条件制得的浆粕得率低、甲种纤维素含量不高、蒸气消耗量大［2］。新疆作为水资源短缺严重的地区，如若盲目发展该产业，极易导致水质性缺水，具有巨大的环境风险。

2.2 间歇式生产工艺制得的浆粕质量均一性差、参差不齐

传统棉浆的生产是在蒸球、打浆机、漂白机等间歇式生产设备中完成，导致同一批浆料经过打浆、漂白后内在质量也有了一定的差别。间歇式蒸煮更导致了批与批之间棉浆质量的差异［1］，造成聚合度的分布分散性大，均一性差，影响制浆工艺粘度的控制和稳定，最终影响原料的利用率，加大成本投入，造成经济上的浪费和损失。

2.3 棉浆粕生产工艺落后，后期污染负荷大

新疆棉浆生产主要以传统的高温高碱蒸煮、次氯酸盐漂白的落后工艺为主。该工艺存在如下主要问题［3］:一是污染非常严重、黑液有机物浓度大;二是制浆得率低、色泽深、降解严重，不易制得高白度高聚合度产品;三是污水治理成本很高。目前世界上成熟的彻底治理棉浆粕废水的技术手段较少，新疆棉浆粕企业主要采用物化－生化等未端处理技术，废水运行成本很高，给企业带来了沉重经济负担，废水难以实现稳定达标排放。

2.4 污染物成分复杂、处理难度大

棉浆粕生产属于污染较严重的行业，制浆过程中产生的主要污染物是蒸煮后的高浓度黑液，其次是洗浆、漂白、抄浆等过程产生的废水［4］。新疆棉浆粕企业废水监测统计数据见表1。

表1 新疆棉浆粕企业废水实测结果

从表1 可知，棉浆粕企业排出的黑液废水比白液废水的污染重，且黑液的COD、氨氮、色度等指标大大超过废水排放二级标准，给末端污水处理带来很大压力。棉浆粕废水成分复杂、污染物含量高、浓度波动幅度大、强碱性、色度高残碱含量高，且有机及无机杂质多，处理难度较大［5］。

2.5 资源回收率低

棉浆粕蒸煮过程产生的黑液中含大量碱，目前棉浆粕企业普遍不愿意采用碱回收技术。一方面棉浆粕黑液固形物低位发热值过低，仅2368kcal/kg，黑液碱炉处理过程需另加辅助燃料(吨回收碱需200kg 重油)，大大提高碱回收成本。另一方面，内地黑液蒸发浓缩后的产物有下游企业资源化加工利用，市场较好［6］，但新疆目前尚没有该产品加工的企业。

3 棉浆粕碱性过氧化氢法双螺杆挤压连续制浆(BIVIS)清洁生产新工艺

BIVIS 生产工艺是目前世界最先进的漂白棉浆生产设备和工艺，是以双螺杆挤压浸渍机为主要设备形成的新型化学机械浆(化机浆)制浆方法［7］。BIVIS 生产工艺使用新型化学机械浆(化机浆)制浆方法，是国家《造纸产业发展政策》中重点鼓励支持并大力推广的先进清洁生产技术。此工艺制浆漂白过程不需蒸汽，生产工艺原料利用率高、节能省水，产品的白度高、强度好、洁净度高、纤维聚合度高，在《FZ/T 51001－2009 粘胶纤维用浆粕》标准中占有优势。

BIVIS 生产工艺生产过程中白水采用水逆流循环回用系统，制浆、漂白一次完成，整个过程无黑液出现，排除的污水呈黄色，不含硫、氯，AOX 含量极低，有机物含量少，洗涤废水污染负荷比较轻。从经济利益出发，BIVIS 生产工艺还具有设备操作简单，占地面积小、投资省等优点。

4 传统工艺与新工艺对比

由棉浆粕传统工艺与BIVIS 工艺的清洁生产对比表2 可以看出，新工艺的原料消耗、耗水量、耗煤量比传统工艺分别减少23.9%、62.7%、46.0% ，COD、BOD、SS、色度比传统工艺至少降低65.9%、65.5%、60.0% 。由于新工艺使用双螺杆挤压浸渍机等先进机械设备，生产线采用PLC 自动控制系统，因此新工艺的耗电量超过传统工艺的2.2 倍，综合新工艺节水、节能、减少污染所带来的环境效益，超出的电量成本是可以被接受的。