采用生物技術，秸稈制漿造紙開創草漿綠色造紙新紀元

宋先鋒

山東匯鑫生物漿紙股份有限公司 253102

采用生物技術，秸稈制漿造紙開創草漿綠色造紙新紀元

宋先鋒

山東匯鑫生物漿紙股份有限公司 253102

山東匯鑫生物漿紙股份有限公司始建于1987年，是一家以麥草、稻草、棉桿等非木纖維秸稈為主要原料，采用純生物技術生產高強瓦楞原紙的造紙企業。設計年生產能力30萬噸，年耗用秸稈30萬噸，是目前國內規模較大的自制秸稈漿生產企業。公司自主研發成功的“采用生物技術，秸稈制漿造紙新工藝”于2005年4月通過國家技術鑒定，鑒定結論為“國際先進”。該技術已先后獲得國家發明專利和省市科技進步獎；2006年7月通過了國家環保部的環境驗收；2008年底，公司被國家科技部認定為“國家級高新技術企業”；今年被山東省政府批準為“省級農業產業化龍頭企業”，又被國家科技部列為“火炬計劃項目”。采用該工藝，該公司已經進行了連續7年的規模化生產，實現了蒸煮黑液資源化生態循環和中段水全部循環利用不外排，為我國造紙行業破解原材料瓶頸、徹底治理草漿污染、推進秸稈綜合利用、發展循環經濟和低碳經濟、搞好節能減排，探索出了成功之路，開辟了草漿綠色造紙的新紀元。

一、“采用生物技術秸稈制漿造紙”的核心技術

首先在生物菌池中加入特種培養基，將優選的生物菌群置于培養基中，利用菌群的代謝作用將培養基改性為有機溶劑和酶的生物液，這種生物液替代了原蒸煮用化工原料生成為一種新的蒸煮劑。以此類生物液參與蒸煮后的黑液，全部回輸到生物菌池替代了原特種培養基，經生物菌群的代謝作用，這類替代特種培養基的蒸煮黑液又被改性為生物液并繼續參與蒸煮……如此反復，秸稈制漿黑液完全形成資源化生態循環，不僅真正使制漿黑液變廢為寶，而且從源頭上徹底根治了秸稈類原料蒸煮黑液的污染。在這種資源化生態循環形式中，各項技術指標在穩定的數據范圍內已經成功運行了7年，在國內外率先實現了草類纖維原料蒸煮制漿的首端治理與資源化生態長期循環的獨創性完美結合。

附：生物技術用于蒸煮工段的工藝流程：

連續7年的運行資料證實，在蒸煮過程中，每噸絕干草產生黑液5.5m3。

擠漿后黑液中的COD含量40000mg/L，折算成有機物含量約220kg。

這類有機物（220kg）的去向：

①含有這些有機物的黑液經斜網纖維回收工段處理，COD降解12000mg/L左右，即網上纖維約66kg回用于造紙，網下黑液進入沉淀池。

②黑液經沉淀后，COD降解2000mg/L左右,折有機物11kg沉淀進入污泥,用作生產生物肥。

③在生物菌池中，少量有機物被生物菌分解成無機氣體排出，尚有一部分以污泥形式排出，此時COD降解16000mg/L左右，折含有機物88kg。

④菌液池中，黑液經生物菌的代謝作用改性后，主要轉化為用于蒸煮的有機溶劑和酶 （即蒸煮劑），經滅活后回用于蒸煮車間。此時蒸煮劑中COD含量10000mg/L,折含有機物質55kg，回用于蒸球。

如此反復循環運行7年時間，沒出現任何異變或積累。

二、“采用生物技術秸稈制漿造紙”衍生出新材料、新工藝

傳統的利用草漿生產瓦楞原紙工藝，一般是采用亞硫酸銨或亞硫酸鈉做蒸煮劑。而我們采用生物技術將草漿黑液改性后轉化成的生物液全部直接用于蒸煮，完全替代并衍生成為一種有機蒸煮材料，蒸煮工段不再添加其他任何化工原料。為使這種有機蒸煮材料能有與之配套的新工藝，能生產出合格的瓦楞原紙，該公司通過反復調整蒸煮時間、蒸煮溫度、蒸煮壓力以及漿紙混配比例等多項技術參數，終于優化、完善并成功運行了一整套“采用生物技術草類蒸煮制漿新工藝”。同時，自主研發成功了新型制漿設備，利用該類新工藝生產出了新漿料，從而探索出了一條較為科學、規范的“采用生物技術秸稈制漿造紙”的生產流程。

現在，我公司所有的生產線全部采用生物技術制漿造紙，利用麥草、稻草、棉稈完全能夠生產出優等AA級高強瓦楞原紙。

三、“采用生物技術秸稈制漿造紙”實現了中段水全部回用不外排

采用生物技術制漿造紙，中段水可生化性非常好，有三個顯著特點：一是回用水水質穩定。經常規的生化處理系統處理后，COD長期穩定在1500mg/L左右，SS為900～1000 mg/L，pH＝7.5。二是沒有鹽分積累。回用水中含有微量的無機鹽，其中鉀787mg/L、鈣147mg/L、 鈉431mg/L、 鎂50.2mg/L、 鋁4.6mg/L、鐵3.3mg/L、鉻0.008mg/L、鉛0.013mg/L、鎘0.0022mg/L。不存在任何積累問題，從未出現異常現象。現在噸紙耗水量在1.5～2m3之間，中水回用率100%，不存在人們擔心的無機鹽積累的問題。三是產品質量持續穩定，生產過程全部正常。

附：中段水處理回用流程：

中水處理數據顯示：

噸紙總用水量為55m3左右，污水處理系統進口COD含量5300mg/L左右，折含有機物291.5kg。

這類有機物（291.5kg）的去向：

經格柵、斜網回收工段，噸紙（按噸紙用水55m3計算）折回收殘漿20.9kg用于造紙。

水中有機質經厭氧菌、好氧菌的分解作用將COD大幅度降解，其中一部分產生無機化合物（二氧化碳、甲烷等）以氣體形式排空，一部分代謝、轉化為生物菌的營養劑，供菌群繁殖，折削減COD 75.23kg。

污泥脫水工段脫出污泥112.87kg，用于生產生物肥。

經深度處理的污水，其COD含量降為1500mg/L左右并一直保持穩定，全部回用于生產車間。

——這就是該公司之所以連續回用不排水的根本原因。

需要補充說明的是，由于該公司在蒸煮工段全部采用生物技術，不添加任何化工原料，于是中水處理流程中的生物菌所獨有的凝聚、沉淀作用凸顯出來，所以今年以來，在中水處理過程中，基本不再添加絮凝劑等類化學藥品，污泥脫水時間也由之前的24小時不間斷進行，調整為階段性脫水，此舉既大量節約了資源和費用，又保持了水質的穩定，整個污水處理過程不產生任何新的污染，真正做到了節能、減排、低碳和循環利用。

綜上所述，采用生物技術，利用秸稈制漿造紙，既實現了使制漿黑液改性并轉化成為新的蒸煮材料和中段水全部回用“兩大循環”，完全根治了草漿蒸煮污染，通過創新工藝又能生產出優等紙，徹底改寫了草漿造紙污染的歷史。從2008年7月至今，已經連續28個月滴水沒有外排，終結了草漿造紙外排水的歷史，徹底改變了“一個紙廠污染一條河”的局面和狀況。

四、“采用生物技術秸稈制漿造紙”的獨特優勢

1、利國：

⑴可緩解國家對木漿和廢紙的進口壓力，節約外匯；減少植樹造紙的巨額投資和大量占地；減少木材砍伐，有利于環境保護。

⑵大量節約水資源。噸紙耗用清水已由55m3驟降為不足2m3（因抄造過程中烘缸揮發和水處理流程中蒸發掉少量水分，所以僅補充清水1.8m3/噸紙），噸紙節水53m3。以該公司年產30萬噸高瓦紙計算，年可節水1600萬m3。

⑶大量節約煤炭資源和能源。由于蒸煮保溫時間由3～4小時/球縮短為60～70分鐘/球，蒸煮溫度由180℃降為140℃左右，蒸煮壓力由8kg降為4kg左右，節能降耗效果十分明顯，因此該公司年30萬噸產能可節標煤6萬多噸。

⑷大量節約化工原料。蒸煮黑液經生物菌群的代謝作用改性后生成的生物液，完全可替代化工原料用于蒸煮，噸漿節省亞銨等化工原料300kg；另外中水處理過程中減少聚合氯化鋁95%以上，該公司30萬噸產能年節約化工原料10多萬噸。

由此看出，“生物技術制漿造紙”完全符合資源節約、環境友好、循環經濟、低碳經濟、節能減排的基本國策和發展趨勢。

2、利民：

秸稈造紙促農民回收秸稈畝均增收100元以上；造紙不排水，保護和優化了人們的生活環境。

3、利企：

⑴原材料來源充足。以秸稈作為造紙原料，是農業為人類生存而年年產生的閑置資源，是取之不盡、用之不竭的。我國年產作物秸稈約7億噸，若能提高其利用率，草漿造紙企業完全可實現 “有米可炊”。

⑵生產成本低。秸稈制漿，遠遠低于木漿和廢紙漿的價格；黑液改性成為蒸煮材料，減少了化工材料成本；黑液采用生物處理，減少了黑液處理的大量投資與處理費用；生物技術制漿造紙，中段水處理費用大大降低；中段水全部回用，可節約大量水資源費用。

從目前形勢分析，我國木材資源匱乏，木漿及廢紙的進口將因價格和數量等因素而倍受限制。因此今后相當長一段時間之內，造紙行業難以真正擺脫原料短缺的桎梏，這將給“世界第一造紙大國”造成嚴重影響。而采用生物技術，利用秸稈制漿造紙，既能徹底治理草漿污染，又獨具節能減排、循環經濟、低碳經濟等諸多優勢，這無疑將為保持整個造紙行業持續、健康發展，以及盡快建成世界第一造紙強國帶來新的生機和無限希望。

2010－9－28