彻底消除秸秆碱法制浆黑液污染的新技术

　　科学时报讯 目前，我国造纸工业废水排放量居各类工业排放量的首位，县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量为35.3亿吨，占全国工业总排放量的18.6%，排放废水中CODCr为287.7万吨，约占全国工业CODCr总排放量的44%，其中，碱法制浆产生黑液的污染占制浆造纸生产线产生废水总污染的90%左右。日前，中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室以黑液和造纸边角料为原料，制备生物有机复合肥，使黑液和造纸废料得到完全利用，对外实现黑液的零排放。

　　解决造纸工业对水环境的污染最为迫切，中国科学院过程工程研究所张小勇研究员介绍，制浆造纸工业水污染的防治，首先必须对造纸黑液进行源头治理。目前最为行之有效的方法是碱回收装置技术，即对黑液进行蒸发浓缩后作为燃料燃烧，回收碱和热能。但由于秸秆浆存在滤水性能差、黑液黏度大、含硅量高等不利因素，使碱回收的成本很高，年产1.7万吨规模的造纸厂仅保持微利运行，而一般小造纸厂无力承担。

　　张小勇从技术角度介绍说，造纸黑液污染问题长期得不到解决的根本原因，是缺乏学科的交叉和相关研究成果的综合应用。造纸黑液的治理涉及化工、农业和环境等诸多领域的知识，只有将这些相关的知识和成果进行整合，充分发挥各学科的优势，构建一个科学的、完整的、有效的、可操作的技术体系，才能从根本上解决秸秆碱法制浆造纸黑液污染的重大问题。

　　张小勇说，他们实验室的基本思路是采用纸浆和肥料联产的方法，以氯化钾为原料，采用新近开发成功的一项开创性绿色化学工程新技术——“碱金属氯化物熔态水解法制钾碱”，来制备成本低廉的氢氧化钾溶液同时联产磷酸，并以此氢氧化钾对稻草、麦草等农作物秸秆进行碱法蒸煮生产纸浆，得到的黑液中含有大量的可以作为肥料的钾元素。

　　采用源头治理的方法，即通过改变碱法造纸的原料种类（用氢氧化钾代替氢氧化钠）使造纸黑液变成制造肥料的有用的资源，并采用独特的熔态水解法大大降低氢氧化钾的生产成本，使工业化生产成为可能。其次所选用的原料是初级的原料，而生产的产品是最终端的产品（各种农作物专用肥），原料成本最低，而产品附加值最高，因而使整个生产过程成本降低。另外对现有的造纸工艺和设备基本不作改变，只需增加肥料生产设备即可。

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　　我国氮肥、磷肥和钾肥的当季利用率分别只有30%～35%、10%～25%和30%～40%，这既造成巨大浪费，又导致对地下水与湖泊的严重污染。生物有机复合肥是现代肥料的发展方向。而造纸黑液中的固型物、有机物占65%～70%，主要由木质素、半纤维素和纤维素的降解物及有机酸等组成。木质素是具有三维空间网络结构的高分子，经过强碱作用产生大量活性基团，如羧基、羟基、甲氧基等，对氮磷钾及微量元素有着很强的物理吸附和化学结合作用。黑液中的其他有机物如糖类和有机酸等也具有这些功能。可直接用来制备优质的生物有机复合肥，具有很好的缓释性能和土壤改良双重作用。因此，造纸黑液是大规模生产生物有机复合肥的最佳原料。