宋先锋

山东汇鑫生物浆纸股份有限公司 253102

采用生物技术，秸秆制浆造纸开创草浆绿色造纸新纪元

宋先锋

山东汇鑫生物浆纸股份有限公司 253102

山东汇鑫生物浆纸股份有限公司始建于1987年，是一家以麦草、稻草、棉杆等非木纤维秸秆为主要原料，采用纯生物技术生产高强瓦楞原纸的造纸企业。设计年生产能力30万吨，年耗用秸秆30万吨，是目前国内规模较大的自制秸秆浆生产企业。公司自主研发成功的“采用生物技术，秸秆制浆造纸新工艺”于2005年4月通过国家技术鉴定，鉴定结论为“国际先进”。该技术已先后获得国家发明专利和省市科技进步奖；2006年7月通过了国家环保部的环境验收；2008年底，公司被国家科技部认定为“国家级高新技术企业”；今年被山东省政府批准为“省级农业产业化龙头企业”，又被国家科技部列为“火炬计划项目”。采用该工艺，该公司已经进行了连续7年的规模化生产，实现了蒸煮黑液资源化生态循环和中段水全部循环利用不外排，为我国造纸行业破解原材料瓶颈、彻底治理草浆污染、推进秸秆综合利用、发展循环经济和低碳经济、搞好节能减排，探索出了成功之路，开辟了草浆绿色造纸的新纪元。

一、“采用生物技术秸秆制浆造纸”的核心技术

首先在生物菌池中加入特种培养基，将优选的生物菌群置于培养基中，利用菌群的代谢作用将培养基改性为有机溶剂和酶的生物液，这种生物液替代了原蒸煮用化工原料生成为一种新的蒸煮剂。以此类生物液参与蒸煮后的黑液，全部回输到生物菌池替代了原特种培养基，经生物菌群的代谢作用，这类替代特种培养基的蒸煮黑液又被改性为生物液并继续参与蒸煮……如此反复，秸秆制浆黑液完全形成资源化生态循环，不仅真正使制浆黑液变废为宝，而且从源头上彻底根治了秸秆类原料蒸煮黑液的污染。在这种资源化生态循环形式中，各项技术指标在稳定的数据范围内已经成功运行了7年，在国内外率先实现了草类纤维原料蒸煮制浆的首端治理与资源化生态长期循环的独创性完美结合。

附：生物技术用于蒸煮工段的工艺流程：

连续7年的运行资料证实，在蒸煮过程中，每吨绝干草产生黑液5.5m3。

挤浆后黑液中的COD含量40000mg/L，折算成有机物含量约220kg。

这类有机物（220kg）的去向：

①含有这些有机物的黑液经斜网纤维回收工段处理，COD降解12000mg/L左右，即网上纤维约66kg回用于造纸，网下黑液进入沉淀池。

②黑液经沉淀后，COD降解2000mg/L左右,折有机物11kg沉淀进入污泥,用作生产生物肥。

③在生物菌池中，少量有机物被生物菌分解成无机气体排出，尚有一部分以污泥形式排出，此时COD降解16000mg/L左右，折含有机物88kg。

④菌液池中，黑液经生物菌的代谢作用改性后，主要转化为用于蒸煮的有机溶剂和酶 （即蒸煮剂），经灭活后回用于蒸煮车间。此时蒸煮剂中COD含量10000mg/L,折含有机物质55kg，回用于蒸球。

如此反复循环运行7年时间，没出现任何异变或积累。

二、“采用生物技术秸秆制浆造纸”衍生出新材料、新工艺

传统的利用草浆生产瓦楞原纸工艺，一般是采用亚硫酸铵或亚硫酸钠做蒸煮剂。而我们采用生物技术将草浆黑液改性后转化成的生物液全部直接用于蒸煮，完全替代并衍生成为一种有机蒸煮材料，蒸煮工段不再添加其他任何化工原料。为使这种有机蒸煮材料能有与之配套的新工艺，能生产出合格的瓦楞原纸，该公司通过反复调整蒸煮时间、蒸煮温度、蒸煮压力以及浆纸混配比例等多项技术参数，终于优化、完善并成功运行了一整套“采用生物技术草类蒸煮制浆新工艺”。同时，自主研发成功了新型制浆设备，利用该类新工艺生产出了新浆料，从而探索出了一条较为科学、规范的“采用生物技术秸秆制浆造纸”的生产流程。

现在，我公司所有的生产线全部采用生物技术制浆造纸，利用麦草、稻草、棉秆完全能够生产出优等AA级高强瓦楞原纸。

三、“采用生物技术秸秆制浆造纸”实现了中段水全部回用不外排

采用生物技术制浆造纸，中段水可生化性非常好，有三个显著特点：一是回用水水质稳定。经常规的生化处理系统处理后，COD长期稳定在1500mg/L左右，SS为900～1000 mg/L，pH＝7.5。二是没有盐分积累。回用水中含有微量的无机盐，其中钾787mg/L、钙147mg/L、 钠431mg/L、 镁50.2mg/L、 铝4.6mg/L、铁3.3mg/L、铬0.008mg/L、铅0.013mg/L、镉0.0022mg/L。不存在任何积累问题，从未出现异常现象。现在吨纸耗水量在1.5～2m3之间，中水回用率100%，不存在人们担心的无机盐积累的问题。三是产品质量持续稳定，生产过程全部正常。

附：中段水处理回用流程：

中水处理数据显示：

吨纸总用水量为55m3左右，污水处理系统进口COD含量5300mg/L左右，折含有机物291.5kg。

这类有机物（291.5kg）的去向：

经格栅、斜网回收工段，吨纸（按吨纸用水55m3计算）折回收残浆20.9kg用于造纸。

水中有机质经厌氧菌、好氧菌的分解作用将COD大幅度降解，其中一部分产生无机化合物（二氧化碳、甲烷等）以气体形式排空，一部分代谢、转化为生物菌的营养剂，供菌群繁殖，折削减COD 75.23kg。

污泥脱水工段脱出污泥112.87kg，用于生产生物肥。

经深度处理的污水，其COD含量降为1500mg/L左右并一直保持稳定，全部回用于生产车间。

——这就是该公司之所以连续回用不排水的根本原因。

需要补充说明的是，由于该公司在蒸煮工段全部采用生物技术，不添加任何化工原料，于是中水处理流程中的生物菌所独有的凝聚、沉淀作用凸显出来，所以今年以来，在中水处理过程中，基本不再添加絮凝剂等类化学药品，污泥脱水时间也由之前的24小时不间断进行，调整为阶段性脱水，此举既大量节约了资源和费用，又保持了水质的稳定，整个污水处理过程不产生任何新的污染，真正做到了节能、减排、低碳和循环利用。

综上所述，采用生物技术，利用秸秆制浆造纸，既实现了使制浆黑液改性并转化成为新的蒸煮材料和中段水全部回用“两大循环”，完全根治了草浆蒸煮污染，通过创新工艺又能生产出优等纸，彻底改写了草浆造纸污染的历史。从2008年7月至今，已经连续28个月滴水没有外排，终结了草浆造纸外排水的历史，彻底改变了“一个纸厂污染一条河”的局面和状况。

四、“采用生物技术秸秆制浆造纸”的独特优势

1、利国：

⑴可缓解国家对木浆和废纸的进口压力，节约外汇；减少植树造纸的巨额投资和大量占地；减少木材砍伐，有利于环境保护。

⑵大量节约水资源。吨纸耗用清水已由55m3骤降为不足2m3（因抄造过程中烘缸挥发和水处理流程中蒸发掉少量水分，所以仅补充清水1.8m3/吨纸），吨纸节水53m3。以该公司年产30万吨高瓦纸计算，年可节水1600万m3。

⑶大量节约煤炭资源和能源。由于蒸煮保温时间由3～4小时/球缩短为60～70分钟/球，蒸煮温度由180℃降为140℃左右，蒸煮压力由8kg降为4kg左右，节能降耗效果十分明显，因此该公司年30万吨产能可节标煤6万多吨。

⑷大量节约化工原料。蒸煮黑液经生物菌群的代谢作用改性后生成的生物液，完全可替代化工原料用于蒸煮，吨浆节省亚铵等化工原料300kg；另外中水处理过程中减少聚合氯化铝95%以上，该公司30万吨产能年节约化工原料10多万吨。

由此看出，“生物技术制浆造纸”完全符合资源节约、环境友好、循环经济、低碳经济、节能减排的基本国策和发展趋势。

2、利民：

秸秆造纸促农民回收秸秆亩均增收100元以上；造纸不排水，保护和优化了人们的生活环境。

3、利企：

⑴原材料来源充足。以秸秆作为造纸原料，是农业为人类生存而年年产生的闲置资源，是取之不尽、用之不竭的。我国年产作物秸秆约7亿吨，若能提高其利用率，草浆造纸企业完全可实现 “有米可炊”。

⑵生产成本低。秸秆制浆，远远低于木浆和废纸浆的价格；黑液改性成为蒸煮材料，减少了化工材料成本；黑液采用生物处理，减少了黑液处理的大量投资与处理费用；生物技术制浆造纸，中段水处理费用大大降低；中段水全部回用，可节约大量水资源费用。

从目前形势分析，我国木材资源匮乏，木浆及废纸的进口将因价格和数量等因素而倍受限制。因此今后相当长一段时间之内，造纸行业难以真正摆脱原料短缺的桎梏，这将给“世界第一造纸大国”造成严重影响。而采用生物技术，利用秸秆制浆造纸，既能彻底治理草浆污染，又独具节能减排、循环经济、低碳经济等诸多优势，这无疑将为保持整个造纸行业持续、健康发展，以及尽快建成世界第一造纸强国带来新的生机和无限希望。

2010－9－28