工業(yè)廢水“零排放”變現(xiàn)實(shí) 南工大膜技術(shù)破解“零排放”難題
發(fā)布日期：2017-01-18 點(diǎn)擊：967
“經(jīng)過測(cè)試，凈化后排出來的水各項(xiàng)指標(biāo)接近自然水，對(duì)人體無害，還可以回用。”
電話那頭，是-30℃的呼倫貝爾。北方藥業(yè)污水處理車間內(nèi)正在加緊進(jìn)行調(diào)試，該公司環(huán)保部經(jīng)理余曉峰痛快地告訴記者，正因?yàn)橛辛顺瑸V凈化系統(tǒng)的支撐，這個(gè)國(guó)內(nèi)最大的抗生素原料藥企業(yè)將能確保在3月初投產(chǎn)。
數(shù)千公里之外的南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，又黑又臭的造紙制漿廢水，正源源不斷地從王子造紙公司輸送到能達(dá)水務(wù)公司，經(jīng)過預(yù)處理、膜過濾、蒸發(fā)結(jié)晶等工序后，化為涓涓清流和可回收利用的工業(yè)用鹽和干泥。這套日處理4萬噸的裝備已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行3年多。
這一切的幕后功臣，都是南京工業(yè)大學(xué)膜技術(shù)科學(xué)團(tuán)隊(duì)展現(xiàn)的工業(yè)廢水零排放技術(shù)。
“慣例”背后是環(huán)保與發(fā)展之爭(zhēng)
啟東，是長(zhǎng)江入�？诘男】h城，這里三面環(huán)水，水產(chǎn)豐富。
5年前，當(dāng)江蘇王子制紙公司將配建一條制漿廢水排海管道的消息傳到啟東，世代以漁業(yè)為生的老百姓，開始擔(dān)心造紙制漿廢水會(huì)影響生態(tài)和近海漁業(yè)養(yǎng)殖。
民眾認(rèn)為，造紙廢水直排大海，污染環(huán)境、危及生態(tài)、破壞漁業(yè)資源。而在行業(yè)內(nèi)，造紙制漿廢水經(jīng)處理后直排大海是國(guó)際“慣例”。王子公司是世界第三、亞洲第一大造紙企業(yè)，在日本國(guó)內(nèi)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家，都采用同樣的工藝和處理方法。
專家表示，包括造紙行業(yè)在內(nèi)的一批工業(yè)項(xiàng)目，盡管是達(dá)標(biāo)排放，但對(duì)水環(huán)境的傷害仍然不小，長(zhǎng)此以往必然會(huì)造成水體不堪重負(fù)。這是一場(chǎng)事關(guān)發(fā)展與保護(hù)、經(jīng)濟(jì)利益與生態(tài)效益之間的沖突。
為了幫助地方與企業(yè)走出困局，南京工業(yè)大學(xué)以徐南平院士為首的膜科學(xué)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)請(qǐng)纓，接下了造紙制漿廢水“零排放”的世界性技術(shù)難題。
“制漿尾水零排放，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外業(yè)界普遍認(rèn)為不可能。”項(xiàng)目實(shí)施人、南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所教授楊剛說。
他們將要完成的任務(wù)是全天候、24小時(shí)無條件運(yùn)行，將制漿廢水變成可回收利用的中水、工業(yè)用鹽及干泥，實(shí)現(xiàn)廢水全量回收利用。
制漿廢水“零排放”并非天方夜譚
“要實(shí)現(xiàn)‘零排放’，科學(xué)鎖定制漿廢水的成分十分重要。”楊剛介紹，由于制漿廢水成分復(fù)雜，水質(zhì)比課題組想像得更差。
過去，造紙制漿廢水處理有三大技術(shù)障礙無法逾越：一是成分復(fù)雜，有300—600種物質(zhì)，特別是含有大量的膠體物質(zhì)、木質(zhì)素、短纖維等，極易造成納米級(jí)的過濾膜污染堵塞，3個(gè)月必須更換，成本極高;二是含有高濃度的有機(jī)物，使得脫水不徹底，副產(chǎn)鹽無法結(jié)晶;三是預(yù)處理過程中的臭氣難以控制，影響環(huán)境。
在對(duì)水樣科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)提出了成套設(shè)計(jì)工藝。
這套裝置的工藝分為預(yù)處理、膜集成和蒸發(fā)結(jié)晶3個(gè)流程，每個(gè)流程都包含著諸多復(fù)雜技術(shù)與工藝，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。如預(yù)處理中，科研人員采用生物膜降解技術(shù)，不僅可將臭味去除，還有效解決了過濾膜的污染堵塞難題。
膜集成是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占到處理水量的90%多。通過膜材料這個(gè)特殊的“篩子”，將大部分好水過濾出來，是實(shí)現(xiàn)零排放的重要保障。最終，濾出的純水COD(化學(xué)需氧量)小于3，電導(dǎo)率小于150，比自來水都好。
此時(shí)，幾萬噸廢水中還剩下幾百噸高鹽水需要處理。團(tuán)隊(duì)采取了機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了有效結(jié)晶。前來采購的精細(xì)化工廠都不敢相信，這白花花的工業(yè)鹽竟然出自制漿廢水。
最后剩余的干泥，含有鈣、鎂等成份，用在建筑工程中，實(shí)惠又安全。
3個(gè)月完成設(shè)計(jì)，6個(gè)月完成建設(shè)與安裝，一年實(shí)現(xiàn)試運(yùn)營(yíng)�？此�“天方夜譚”的世界級(jí)難題，攻克了!
“水環(huán)境”政策倒逼工業(yè)廢水零排放
“到2020年，全國(guó)年用水總量控制在6700億立方米以內(nèi)，萬元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量分別比2015年下降23%和20%……”
去年年底，水利部、國(guó)家發(fā)改委提出，全面實(shí)施水資源消耗總量和強(qiáng)度雙控行動(dòng)。同時(shí)，環(huán)保部即將啟動(dòng)造紙排污許可證制度試點(diǎn)。
這意味著，不管水資源消耗與污染，只求GDP增長(zhǎng)的時(shí)代一去不復(fù)返。對(duì)地方政府和企業(yè)來說，新上造紙、制藥、化工等大項(xiàng)目將面臨更嚴(yán)苛的政策與技術(shù)門檻。
“我們剛簽了一個(gè)比王子造紙大好幾倍的項(xiàng)目，技術(shù)上更有挑戰(zhàn)。”楊剛告訴記者。
這個(gè)位于湖北黃岡的晨鳴造紙廠，總投資280億元，年產(chǎn)25萬噸粘膠，每天排放的廢水量達(dá)十幾萬噸。
“這個(gè)項(xiàng)目的制漿廢水，水質(zhì)更惡化，硬度高，雜質(zhì)成分多。”楊剛說，因受污染限排的制約，這個(gè)大型項(xiàng)目變得命運(yùn)多舛，正是有了王子造紙項(xiàng)目的成功先例，對(duì)方慕名上門求援，轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)了。
地方政府和企業(yè)的焦慮，折射出政策倒逼的強(qiáng)大高壓。在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和北方缺水地區(qū)，水資源取水和污水排放，都將實(shí)施更加嚴(yán)格的措施，緩解因地方經(jīng)濟(jì)總量增加而帶來的水資源與水環(huán)境壓力。
南通能達(dá)公司負(fù)責(zé)人表示，每噸中水運(yùn)行成本約為5元，與當(dāng)?shù)毓I(yè)用水價(jià)格持平，地方財(cái)政給予一定補(bǔ)貼后，由于售價(jià)低、水質(zhì)好，這些中水已成為企業(yè)爭(zhēng)搶的香餑餑，僅王子公司每天就引中水1.2萬噸。園區(qū)每年因此可節(jié)水2000萬噸，并減少向水體排放COD、BOD(生化需氧量)分別達(dá)1500噸和400噸。
而北方藥業(yè)投產(chǎn)后，自備電廠需要開采大量地下水，價(jià)格在8—12元/噸。對(duì)制藥廢水治理后每天產(chǎn)生中水1萬噸，每噸運(yùn)行成本低于5元，原本是“賠本買賣”的污水治理反而為企業(yè)創(chuàng)造出可觀的效益。一項(xiàng)“零排放”技術(shù)不僅釋放出大量的環(huán)境容量指標(biāo)，還帶來可觀的效益。
徐南平表示，近幾年的成功實(shí)踐，讓他們有信心解決幾乎所有工業(yè)廢水的處理問題，實(shí)現(xiàn)全部零排放。如果各地政府能夠下定決心進(jìn)行推廣，這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)中國(guó)乃至世界的水資源保護(hù)、水環(huán)境治理發(fā)揮不可估量的作用。
