中高密度纤维板生产工艺优化及生产污水零排放研究

杨明杰

(永安市亚林竹类研究所有限公司， 福建 永安 366000)

1 国内中高密度纤维板及生产工艺

中高密度纤维板起源于20世纪60年代中期，是以小径木材、树木枝桠等采伐剩余物及木材加工剩余物为主要原料，经过切片、热磨、施胶、干燥、铺装、热压、锯边、砂光、检验、包装等工序生产的板材。中密度板密度为550～880 kg/m3，高密度板密度≥880 kg/m3。中高密度纤维板具有材质均匀、纵横差异小、具有优良的物理力学性能、装饰性能和加工性能而逐步成为木材的主要替代品，用于家具制造、建筑装修、地板制造以及工艺品制作等[1,2]。由于国内外需求快速增长促进了国内中高密度纤维板产业的快速发展，近10年来全国的年产量都在5000万m3以上。在做好提高产能的同时如何提高生产工艺水平，降低生产过程对环境的污染是亟需解决的问题，本研究通过优化生产工艺，最终实现了生产污水的零排放。

中高密度纤维板的生产工艺有木片的备料工序、纤维的制备工序、成型热压工序和成品加工工序。包括原料堆放、切片、木片贮存、木片的水洗或筛选、预蒸煮、热磨、调胶、加蜡、施胶、干燥、纤维铺装、预压、齐边与横截、热压、纵横锯切、冷却、齐边、砂光和分割锯、检验分等、成品包装等工序。

2 生产污水的来源、水量及水质

根据中高密度的生产工序生产污水的来源有以下两个方面，一是木片水洗过程中产生的污水，二是木片经预蒸煮后进入高压蒸煮缸时木塞螺旋的挤出水，主要含有泥砂、木粉等悬浮物和纤维素、木质素、半纤维素、树脂酸、长链脂肪酸、单宁类化合物等可溶性有机物。这两个方面的污水的色度和化学耗氧量COD都很高， COD通常都在10000 mg/L以上，属于高浓度、难生物降解废水[3]。根据年产8万m3生产线的现场计量测定，有预蒸煮处理工艺的木塞螺旋挤出水500～800 kg/h，在水洗过程为了降低洗木片水的浊度和色度而每小时需要外排处理的水量约点总循环水量的3%～5%，约3～5 t/h。根据传统的技术方案年产8万m3的生产线这两个来源的污水1 d约为80～120 t需要处理。要做到这些污水能达标排放需要投产250～400万元建设污水处理设施，同时日常的运行和管理费用约5～6元/t，每年约需要15～50万元。

3 实现污水零排放的技术方案

3.1 实现污水零排放的工艺流程

如图1所示，进入中高密度生产线的水或水分的来源有以上几个方面：从木片料仓进入水洗系统的木片中含有的水分，水洗后输送木片的木片泵的密封水，木片预蒸煮仓的加热蒸汽的冷凝水，木片脱水螺旋后旋液分离器出口的冲洗水，泵罐蒸汽加热后产生冷凝水，除渣设备的冲洗水。

要实现中高密度的水系统污水零排放，总的要求是从系统中带走的水分等于或多于带入到系统来的水或水分。因为带入系统的水分中木片泵的密封水、脱水螺旋后旋液分离器出口的冲洗水、除渣设备的冲洗水这三个部分可以采用回水池中的回用水来运行，预蒸煮仓的木片加热和木片泵前面的贮水泵罐的加热均可采用隔套加热的方式，使冷凝水不进入系统。而加热后的冷凝水干净没有污染，可采用水泵直接打回到能源车间回用。这几个方面工艺改变后均不会增加系统的水分，最为主要的是需要控制从木片料仓进入生产线的木片的含水率[4,5]。

而从系统中带出水或水分主要有以下几个方面：木片通过木塞螺旋后进入高压蒸煮缸后木片中所含的水分，水洗后水洗机AB阀、木塞螺旋、脱水螺旋排出的杂质经过过滤后带走的水分，沉渣池、污泥池中的渣质、污泥经过滤后带走的水分。

从系统中带走的水分中水洗后水洗机AB阀、木塞螺旋、脱水螺旋排出的杂质经过过滤后带走的水分是比较有限的，约占1%～2%，沉渣池、污泥池中的渣质、污泥经过滤后带走的水分约占3%～5%。从系统带走的水分最主要是木片通过木塞螺旋后进入高压蒸煮缸的木片中所含的水分。这部分水分带走效果明显，进入多少立刻带走多少，但是过多的水分没有从挤压螺旋挤出而直接进入热磨机和干燥系统，会造成干燥系统产能的直接下降和能源浪费[6]，因此，这部分的水分从工艺上还是不能过多进入，进入的木片含水率控制在70%～85%，以能满足高压蒸煮和热磨的工艺要求为准。

为此，要实现中高密度纤维板生产过程中污水零排放，本质上是从货场上进入生产线的木片的平均含水率等于或低于经木塞螺旋进入高压蒸煮缸的木片的平均含水率，以及如何在保证投入水洗的水质能够满足水洗木片的要求。

图1 中高密度纤维板生产线污水零排放工艺流程

要实现从货场上进入生产线的木片含水率等于或低于经过木塞螺旋进入高压蒸煮缸的木片含水率，工艺上应做到原料先进先出，让原料在货场自然干燥，或干湿搭配，禁止新采伐下来的木材投入生产，保证进入生产的原料平均含水率不高于80%。同时，切好的木片应有防雨的料库，以防止木片被雨水淋湿增加水分。

要实现投入木片水洗系统内水质保持稳定，不会浊度越来越高，色度越来越深，异味越来越大，即所谓的水越来越脏，主要包括及时性：及时分离系统中杂质，减少杂质在水系统中停留的时间。彻底性：充分的絮凝、沉淀木片清洗水和木塞螺旋的挤出水，尽可能彻底过滤系统中的污泥等杂质。流动性：保持水体的整体流动，减少死角。

通过福建某工厂的运行实践，纤维板生产线的循环水按照图1的工序进行处理，一是沉渣池的沉淀，去除水系统中的粗颗粒的木屑等杂质，二是经加药后进入斜管沉淀池将纤维素、木质素、半纤维素、树脂酸、长链脂肪酸、单宁类化合物等可溶性有机物絮凝沉淀，将沉淀后的高浓度的水体排入污泥池，再由污泥泵打到卧式污泥离心机将污泥排入送入锅炉燃烧，过滤后的水重新回到木片水系统。经过几年来的连续运行，系统内的水质COD指标基本稳定在12000～18000 mg/L之间，清洗后的木片能满足生产工艺的要求，最终生产出的中高密度纤维板能达到国家的相关标准，能做到期稳定运行，满足客户的需求。

3.2 在气温0 ℃以下寒冷条件和原料含水率过高情况下如何实现零排放

改造预蒸煮的加热方式，采用隔套进行加热的方式，不直接加入蒸汽，以免产生的冷凝水直接进入水循环系统，而增加进入系统内的水量。采用加热水洗水的方式，保持水温度30～70 ℃[7]。增加中转木片料仓，让木片自然干燥[7]，降低能源工厂的燃料含水率，降低干燥空气的湿含量，提高纤维干燥系统的干燥能力。

3.3 如何做好日常管理，确保长期稳定运行，实现污水零排放

要做到长期稳定运行，实现污水长期零排放，做好日常管理是关键，及时处理，及时去渣去泥，保持水系统的循环流动，短期停产期间也应保持水系统运行。这样水体不会因为没有流动而发酸发臭。同时要加强外加新鲜水和雨水的管理，做到雨污分流，不能让雨水进入水洗系统，同时木片泵的密封水，旋转筛的冲洗用水全部采用中水，不要用新鲜水。

4 成效

4.1 改变人们对木片水洗认识的误区

建设中高密度生产线时尽量不要设计水洗工序。尽管大家普遍认识到木片水洗能起到保护磨片，提高并平衡木片含水率，提高热磨纤维质量，降低热磨能耗等诸多优点，但大家也普遍认为设计中高密度生产线时水洗工序就会有污水、就得建设污水处理设施，经繁杂的物理及生化处理后达标再排放，投资大，管理复杂。

木片水洗的目的是洗去木片中“脏”的东西。事实上，水洗木片的主要目的一是去除木片中可能影响磨片使用寿命的金属、砂粒等硬物，二是提高并平衡进入热磨时木片的含水率，这对于长时间存放的原料的生产好处尤其明显[8]。三才是洗去木片中“脏”的东西，解决板面的色度问题。

大家普遍认为水洗的水没有排放会越用越“脏”，会影响生产和产品质量，就得要用干净的水来洗。经过工厂实践验证，水洗后的水经沉淀、过滤去渣，加药絮凝、沉淀、过滤去泥后可回到水洗系统，长时间循环使用，水体质量会达到一定的动态平衡，长时间满足生产要求，不会越用越“脏”。

4.2 减少环保投入、提高产品质量、减少消耗、增加效益

按照通常的设计，年产15万m3中密度生产线的污水处理设备需要投资300～500万元，而按照本工艺只需要100万元，能节省投资200万元以上。木片经过水洗后磨片使用寿命提高50%以上，纤维质量，产能，耗电降低，售价提高，每年增加效益300万元以上。