[01039607]造纸废水高效清洁利用集成与示范

制浆造纸工业是中国国民经济的支柱产业，又是环境污染的主要行业之一，其废水排放总量在工业废水中居第三位，因而造纸废水（包括制浆黑液和化学机械制浆压榨滤液）的综合治理日益紧迫。为克服传统工艺处理造纸废水存在成本高、资源浪费严重、易产生二次污染等不足，该项目基于造纸工序中不同阶段产生废水的特性，开展与之配套的膜法处理新工艺研究，同时针对膜面因易受污染导致清洗难、成本高等问题，研制低成本专用清洗剂，代替价格高昂的进口试剂，进而形成造纸废水低成本处理后直接回用和有价组分高效回收的成套技术原型，取得了如下发明和创新：基于位阻-孔道模型(DPSM),将空间荷电模型的基本原理与复合中空纤维纳滤膜的特点相结合，建立了电解质体系模型微分方程，提出了中空纤维纳滤膜电解质传递控制技术，为纳滤膜的工业运行提供了理论和方法；开发了超滤膜后处理技术、无机陶瓷膜的制备技术以及稳定的工业连续式膜分离系统，有效解决了已有超滤膜难以贮存、无机陶瓷膜支撑体制备复杂、连续式膜处理系统工业化运营不稳定的问题，实现了膜材料的大规模低成本工业化应用；开发了微滤+纳滤膜技术处理高COD难降解造纸黑液新工艺，解决了黑液回收利用的难题，使黑液固含量由不足10%浓缩到20%,碱回收率由不到80%提高到85%以上，生产能耗比传统工艺降低25%,同时开发了膜法处理黑液工艺专用的碱性清洗剂，其综合性能与国外同类产品相近，但去污能力更强，使用方便，而成本不到国外产品的一半；发明了一种利用无机陶瓷膜进行化学制浆压榨滤液“预处理+强效反应+循环处理+无机膜过滤+产品”处理的新方法，解决了中段水利用的难题，使废水中阴离子垃圾PCD降至300ueq/L以下，SS去除率达到98%以上，80%以上的制浆废水以滤液的形式供生产回用；开发了制浆压榨滤液专用膜酸性清洗剂，其综合性能与国外同类产品相当，但去污能力更强，且使用方便，而成本同样不到国外产品的一半。上述成果共获授权专利11项，发表论文10篇。成果成功应用于湖南湘牛环保实业有限公司（湖南省环保骨干企业之一)、泰格林纸集团有限责任公司（湖南最大的造纸企业，也是国有造纸企业的旗舰）和三达膜科技（厦门）有限公司，不仅减轻了企业废水处理的巨大环保压力，也为企业带来了新的经济增长点，与原有工艺处理废水相比，近三年节约成本8.78亿元，同时实现整个生产过程废水的清洁化利用和有价组分的高效回收。成套技术还辐射到湖南维胜科技有限公司（中国元器件行业百强企业）、江西铜业公司德兴铜矿、湖南水口山有色金属集团公司第八冶炼厂、韶关冶炼厂等多家企业的重金属废水处理以及巴陵石化己内酰胺废水的回收处理。研究成果推广应用极大地缓解了造纸企业巨大的环保压力，推动了造纸业的技术进步，丰富了中国膜科学与技术的自主研究与开发，经湖南省科技厅成果鉴定，该项目达到了“国际先进水平”。