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造纸行业节水标准体系建设现状及思考

2024-01-10王华同

轻工标准与质量 2023年6期
关键词:取水量纸浆节水

王华同

(中国造纸协会,北京 100037)

我国是一个水资源短缺的国家,人均淡水资源占有量远低于世界平均水平,水资源短缺已成为制约经济社会发展的重要瓶颈。习近平总书记高度重视节水工作,提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,党的二十大报告提出,实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用。加强水资源节约集约利用,是深入贯彻落实习近平生态文明思想、习近平总书记关于节水工作的重要讲话和指示批示精神的具体举措,是缓解我国水资源供需矛盾、保障水安全的必然选择,对推动高质量发展具有重要意义。

近年来,各地区各部门深入实施国家节水行动,取得积极成效。2022 年,全国万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量分别较2015 年下降33%和50%[1],但目前工业行业粗放低效的用水方式仍然没有得到根本转变,工业节水尚存在很多问题[2],水资源利用效率仍有较大提升空间。

《“十四五”节水型社会建设规划》《国家发展改革委等部门关于进一步加强水资源节约集约利用的意见》《工业水效提升行动计划》等多份文件中提出,完善节水标准体系,加快制修订产品水效、行业用水定额、非常规水源利用等标准[3],以推动节水工作顺利开展。

造纸行业节水标准体系是规范行业节水相关工作的重要依据,也是行业合理开发、全面节约和高效利用水资源的技术准则,造纸行业节水标准体系建设对提升节水技术和管理水平、降低取水总量、提高用水效率、缓解水资源紧缺有重要意义。

1 造纸行业取用水现状

我国是世界纸及纸板生产和消费第一大国。造纸行业是重要的基础原材料产业,而水是制浆造纸的生产媒介,目前还难以通过其他物质替代[4]。水在制浆造纸过程中水起着至关重要的作用,例如:作为介质参与工艺过程,这部分水包括浆料碎解、调浓和化学品的溶解、稀释用水,是造纸水系统的主要部分;作为能量传递的介质,比如蒸汽冷凝水、冷却水、加热用的热水等;清洗用水,包括纸机等设备的清洗水、车间地面的清洗水等,湿法或半干法烟气脱硫系统、输煤栈桥喷淋等都不能缺少水;满足设备运行需要的用水,比如密封水、水环水、润滑水等;消防用水。其用途多和用量大,成为了造纸产业的特色。

造纸行业与电力、化工、纺织等同列入《水污染防治行动计划》和《“十四五”节水型社会建设规划》所述“高耗水行业”,是工业节水的重点行业。2021 年,全国工业万元工业增加值(当年价)用水量28 m3,按可比价计算,万元国内生产总值用水量和万元工业增加值用水量比2020 年下降5.8%和7.1%,工业用水为1 049.6 亿m3(其中火核电直流冷却水507.4 亿m3),占用水总量的17.7%,造纸行业列工业行业用水量第三位,占工业用水的2.89%[5],约30 亿m3,水资源对于工业发展的约束越来越明显,水资源的短缺已经成为制约造纸工业可持续发展的重要因素之一。

近十几年来,我国造纸工业步入高速发展时期,工艺水内部循环、生产废水回用等循环经济理念在造纸企业得到充分体现,新建和改扩建的大、中型项目,普遍采用了当今国际和国内先进成熟的技术和装备,同时淘汰了一大批高耗能、耗水的落后工艺、技术和装备,包括连续蒸煮、多段逆流洗涤、全封闭热筛选、氧脱木素、高浓漂白、多元盘过滤机、超效浅层气浮净水器等先进的技术和装备在国内企业广泛推广应用,提高了造纸工业节水技术整体水平,缩小了与世界先进水平的差距。造纸行业取得了显著的节水效果,纸及纸板总产量呈上升趋势,新鲜水用量先升后降,万元产值取水量呈大幅下降趋势(如图1 所示)。

图1 造纸行业产品产量及取水量变化

从造纸工业用水变化趋势看,从1999 年到2015 年,工业用水总量从44.2 亿吨增加到118.4 亿吨,增加了167.9%,同时产量从2 900 万吨增加到10 710 万吨,增加了269.3%,得益于更高效的水循环回用技术,新鲜水用量先升后降,水重复利用率从50.68%提高到75.52%(如图2 所示),万元产值取水量从327.4 t/万元下降到40.6 t/万元[6,7]。

图2 水重复利用率变化[6]

根据原环境保护部、水利部和中国造纸协会数据,浆纸合计产量由2012 年18 117 万吨增至2021 年20 282 万吨,年均增长率1.26%,造纸行业总取水量由40.78 亿吨降至30 亿吨,年均增长率-3.35%,浆纸单位产品取水量从22.5 m3/t 降至14.8 m3/t,年均增长率-4.55%[5-7],造纸行业节约用水成效显著。同时行业内大批企业获评节水标杆企业,先后有20 家造纸企业分三批获评国家级水效领跑者,5 家造纸企业分两批入围,这些先进典型为行业树立了节水标杆,引领行业企业用水成效不断提升,营造“节水促发展”的良好氛围,推动节水型造纸工业的发展。

2 造纸行业节水标准体系建设现状

选择低碳经济发展路线、实现造纸行业的节水减排是造纸企业增强自身竞争力、提升经济效益的重要措施[8]。

造纸行业节水标准体系建设开始于2002 年《取水定额 第5 部分:造纸产品》(GB/T 18916.5-2002)的起草和发布。根据原国家经贸委工业节水“十五”规划的要求,2005 年造纸工业取水量控制在55.6 亿立方米以内,年均下降1.3%,即在产量增加的同时,总取水量不但不能增加,而且还要每年减少1.3%。因此造纸行业必须把节水工作摆在可持续发展的重要位置。为了强化管理,推动企业积极采用先进的节水技术和装备,提高水的重复利用率,杜绝一切浪费水资源现象,认真贯彻“节流优先,治污为本,提高用水效率”的方针,在原国家经贸委的领导下,国家和地方的有关协会、学会、科研设计单位和企业的大力支持,有关专家的积极参与,制定了《取水定额 第5部分:造纸产品》(GB/T 18916.5-2002)。制定取水定额是我国水资源现状严峻这一国情的必然要求,也是我国在市场经济条件下节水管理深入改革的客观要求。

经过20 年的发展,在水利、造纸、装备等行业和相关职能部门不断努力下,造纸行业节水标准体系从无到有,不断完善,已经发展为适用范围涵盖国家标准,行业标准,地方标准,团体标准的4级标准体系,内容涉及取水定额,节水型企业评价、水平衡测试等,国家标准以推荐性管理标准为主。据不完全统计,截至2022 年已颁布并正在实施的涉及造纸节水的国家标准有3 项,行业标准2 项(如表1 所示),覆盖造纸行业90%以上产品产量的取用水管理。

表1 现行的部分节水标准

随着整个行业取水、用水、节水的整体水平和能力的提升,与国家适行的节水政策、产业政策等相符合,《取水定额 第5部分:造纸产品》(GB/T 18916.5)经历两次修订,2022 年发布了GB/T 18916.5-2022,新版标准中定额分级分类,由原来的两级现有企业和新建企业,调整为现有企业、新建和改扩建企业、先进企业取水定额值。与旧版标准相比,新建企业单位产品取水定额指标下降范围0%~25%,并提出了先进企业取水定额值,为行业节水技术进步、管理提升提供动力,引领行业节水创优争先。

部分省份以定额标准或文件的形式,规定了造纸行业取水定额。地方标准的制定结合当地发展规划、自然资源、造纸产业结构等,具有地方特色,部分指标严于《取水定额 第5 部分:造纸产品》(GB/T 18916.5-2022)。

现行《节水型企业 造纸行业》(GB/T 26927-2011),确定了节水型企业评价的术语和定义、评价指标体系和考核要求,对节水型企业的节水技术和管理水平提出要求[9]。目前标准正在修订。

《工业企业水系统集成优化技术指南》(GB/T 30887-2021)代替原《钢铁联合企业水系统集成优化实施指南》(GB/T 30887-2014),除钢铁外,提供了包括石油炼制、造纸、酒精、粘胶纤维和化纤长丝织造等行业企业水系统集成优化现状调查、集成优化以及效果评估的具体实施指南[10]。

《造纸企业水平衡测试方法》(QB/T 5571-2021)规定了制浆造纸企业水平衡及其测试方法、程序、结果评估和相关报告书格式。

对企业而言,节水意味着节约成本。以降低成本为目标,企业千方百计提升水效。所以节水标准体系的建设并不要求面面俱到,建设“简而精,抓重点,有依据”的节水标准体系,既能发挥标准体系的管理作用,简政放权、优化服务,又能减轻企业压力,敦促企业有的放矢,不断提升水效、节约水资源。

节水的关键在于降低新鲜水用量,提高重复利用率。目前的节水标准体系,涵盖了核定取水量的GB/T 18916.5-2022《取水定额 第5 部分:造纸产品》、规定节水型企业评价管理和技术指标的GB/T 26927-2011《节水型企业 造纸行业》、指导企业水系统集成优化的GB/T 30887-2021《工业企业水系统集成优化技术指南》、规范企业开展水平衡测试的QB/T 5571-2021《造纸企业水平衡测试方法》,以及地方造纸行业取水定额的标准,基本抓住了用水量和重复利用率两个关键管理指标。

3 节水标准体系建设难点

行业生产的复杂性是节水标准体系建设的主要难点。

造纸工业包括纸浆制造、纸及纸板制造和纸制品制造三个子行业,后者以前者为直接原料,纸浆、纸及纸板可以是生产的中间产品,也可以是出厂的最终产品;纤维原料来自植物原料(木、竹、苇、草、棉、麻、甘蔗渣等)和废纸;纸及纸板包括文化用纸、生活用纸、包装用纸、工农业用纸、特殊技术用纸、其它类用纸等若干大类。

造纸行业产品细分品种几千种,各产品生产工艺差异较大。用不同的纤维原料采用不同的生产工艺生产纸浆,进而生产不同的纸产品,工艺差异较大,取用水量等用水相关指标也有较大差异。

利用某单一原料采用相同工艺生产某单一产品的单一企业可以依据工艺、技术、管理水平等制定技术和管理指标标准。但对于多条生产线利用多种原料采用不同工艺生产多种产品的综合性企业,生产情况相当复杂。有生产多种纸及纸板的企业,也有同时生产多种纸浆和多种纸及纸板的企业,纸浆与纸及纸板间、不同纸及纸板间的生产组合千变万化,每个企业的情况都不一样,都存在着复杂的串并联用水、按水质梯级用水的现象。通过核算,生产多种产品的综合性企业其某产品的单位产品取水量远低于仅生产相同产品的单一企业的单位产品取水量。此外,综合性企业,根据订单需要改产,改产周期3 天~15 天,改产改变原料的配比和产品的品种和厚度,进而改变了纸机和对应的一条或多条纸浆生产线、造纸机的水平衡,产品单位取水量和水重复利用率也随之变化。

以某代表性企业为例,企业有5 条制浆生产线,分别生产化学木浆、化学机械浆、化学苇浆及脱墨和未脱墨废纸浆等,造纸机有20 余台,每台造纸机基本搭配1 条~2 条商品浆处理生产线,20 余台纸机分别生产文化用纸、白卡纸、箱纸板、生活用纸、薄型包装纸、工农业特种纸等近百个品种。实际生产过程中,浆与纸之间不是一一对应的关系,企业根据订单需要,按照客户产品需求,生产不同纸浆,按不同纸浆配比,抄造不同厚度和技术要求的纸张产品,即使同一种产品,有可能所用纸浆种类、配比也不相同,纸浆、纸及纸板间存在着复杂的串并联用水、按水质梯级用水的现象。企业取水量始终处于波动状态。纸浆、纸及纸板之间的生产组合变化时,每条纸浆生产线的产量是变化的,存在某浆种生产线按需停产或自制浆全部停产、购买商品浆的情况存在,这些都会改变水平衡系统并引起其他相关的多台纸机或纸浆生产线的取水量变化。造纸产品种类众多,没有固定的产品分类组合模式。这就为确定综合性企业单位产品取水量等技术指标带来极大难度。目前大部分标准中的技术指标都是针对单一产品,对于综合性企业的评估,需要参考标准中单一产品技术指标要求,结合生产实际进行考核。

4 节水标准体系建设存在的主要问题

4.1 标准体系不健全

现有节水标准体系聚焦管理指标,提出了企业要达到的指标要求,但尚不健全,缺少构建完整标准体系网络的重要环节,缺乏对企业达标的指导,确定了企业取用水的要求,但没有提供如何实现的技术依据;现有标准体系中部分标准法律约束效力不足,需要升级;部分标准更新不及时,不能满足技术进步和经济社会发展需求等。

4.2 技术指标不科学

现有体系中部分标准的技术指标过于严苛,实际生产中实现难度较大。单位产品取水量过低,为满足生产需要,增加水循环次数,水重复利用率过高,增大离子浓度,提高电导率,严重影响设备及产品品质,且易滋生微生物,形成“腐浆”,给纸产品带来极大卫生风险。

4.3 计算方法不统一

工业节水标准体系的导则类通用性标准中,对节水相关术语、公式等进行了规定,但不同行业不同企业见解上有偏差,企业在实际操作或计算过程中做法不一,体现在技术指标上有较大差异。这就给标准的制定带来困扰,增大判定指标优劣的难度,容易造成标准与实际偏差,降低标准的适用性、准确性和可靠性。

5 标准体系建设的建议

标准服务发展,建设完善的造纸行业节水标准体系,是推动行业节水、助力高质量发展的重要举措。建议:尽快制定节水技术规范标准,填补标准空白,引导企业达标贯标;抓紧制定非常规水利用相关标准,指导企业合理开发、规范利用非常规水资源,降低常规水取水量;顺应技术进步和社会发展需求,及时更新相关标准,需要时对标准提标升级,提高标准适用性;加强团标建设,尤其针对行业生产的复杂性,鼓励具有相似生产情况的企业积极参与团标编制;鼓励行业内规范技术指标计算方法,统一认识,提高标准的准确性和可靠性;针对行业生产复杂性,集合协会、学会、企业、设计院、科研院所等力量,优化指标计算方法,解决标准制定的难点;加强标准化人才建设,培养既有职业素养、又具备专业素质的专业人才队伍,推动标准体系不断完善;加强标准信息化建设,全面提升标准化信息服务能力[11],推动标准的宣传推广、贯彻实施等工作。

6 结束语

节水标准体系是推动企业节水、建设节水型社会的重要推手,节水标准体系的建设也是一项艰巨的系统工程。尤其对于生产情况极其复杂的造纸行业而言,要兼顾各种不同生产情况是统一指标确定过程中面临的首要难题,也是当前完善标准体系的第一步。标准服务发展,引领发展,推进造纸行业节水标准体系建设,将进一步规范、推动造纸行业高质量发展。造纸行业节水标准体系已经初步建立,但仍需进一步完善指标计算方法、体系框架等,充分发挥标准的服务和引领作用,推动中国式现代化的实现。

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