造紙廢水零排放 神奇“膜法”治“黑龍”
“這水已經等同于純凈水，對人體無害，解渴不成問題。”
一邊說著，羌強一邊用手捧起經過處理的造紙制漿廢水，連喝兩大口。
5月下旬的江蘇，盡管已經步入初夏時節，但是在南通經濟技術開發區能達水務公司超濾系統運行區，記者沒有聞到絲毫令人不快的異味，反而是管委會主任羌強的這個舉動讓人大吃一驚。
就在3年前，開發區王子造紙公司的制漿廢水原計劃建一條百余公里的管道直排大海，而那里正是啟東漁民世世代代賴以為生的傳統漁場。管道工程一夜之間陷入輿論漩渦的中心，也讓這個投資百億的大項目變得命運多舛。
而現在，眼前又黑又臭的造紙制漿廢水，經過預處理、膜過濾、蒸發結晶等工序，轉瞬就變成可以回收利用的中水、工業用鹽和干泥。不僅全過程實現零排放，而且中水還成了開發區內企業搶手的香餑餑。這一切的幕后功臣，就是南京工業大學徐南平院士團隊40多位科研人員以及他們所展現的神奇膜技術。
“慣例”背后的環保悖論
啟東，是地處萬里長江入海口北側的一個縣級市，這里三面環水，形似半島，水產豐富。
3年前，當總投資19.8億美元、設計年產80萬噸高檔紙、71.4萬噸木漿的江蘇王子制紙有限公司，將配建一條造紙制漿廢水排海管道的消息傳到啟東，世代以漁業為生的當地百姓，不由地開始擔心造紙制漿廢水會影響生態和近海漁業養殖。
啟東民眾認為，造紙廢水直排大海，污染環境、危及生態、破壞漁業資源。而在行業內，造紙制漿廢水經處理后直排大海是國際“慣例”，王子公司是世界第三、亞洲第一大造紙企業，在日本國內和其他發達國家，都采用同樣的工藝和處理方法。這是一場事關發展與保護、經濟利益與生態效益之間的沖突。
“死棋”牽出的技術困局
由于政府“永久停建”的承諾，這條尚未完工的排海管道，成為一步“死棋”，留下了巨大的困局：
——不排大海，則日本最大在華投資項目王子造紙制漿尾水無處排放，南通面臨可能超過100億元的巨額違約賠償，經濟上、外交上的負面連鎖反應難以估量；
——就地處理，國內外都沒有造紙制漿廢水“零排放”先例可循，有專家論證，在現有的技術條件下，要實現零排放，僅前期投入就需30億元，超出修建排海管道所需12億元的一倍多，地方財政難以為繼。
“制漿尾水零排放，當時國內外業界普遍認為不可能。”項目實施人、南京工業大學膜科學技術研究所楊剛教授說。
記者采訪獲悉，造紙制漿廢水處理有三大技術障礙無法逾越：一是成分復雜，有300—600種物質，特別是含有大量的膠體物質、木質素、短纖維等，極易造成納米級的過濾膜污染堵塞，3個月必須更換，成本極高；二是含有高濃度的有機物，使得脫水不徹底，副產鹽無法結晶；三是預處理過程中的臭氣難以控制，影響環境。
關鍵時刻，時任江蘇省省長助理兼科技廳廳長、中國工程院院士、中國膜科學973項目首席科學家的徐南平主動請纓，帶領南京工業大學膜科學研究所的40多位研發人員，接下了造紙制漿廢水“零排放”的世界性技術難題。
他們將要完成的任務是，全天候、24小時無條件運行，將制漿廢水變成可回收利用的中水、工業用鹽及干泥，實現廢水全量回收利用。
此時，基本沒有專門留給他們的科研攻關時間。
“膜法”制勝的創新豐碑
“要實現‘零排放’，科學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雜，水質比課題組想像的更差，就連日本王子公司也在不斷修正指標，僅從每次提供的水質參數上看，一次比一次惡劣。
“我們沒有任何退路，只能背水一戰！”徐南平院士告訴記者。為了盡快獲得實驗數據，將日本原廠的廢水空運到南通進行研究。
在對水樣多次科學分析的基礎上，項目團隊提出了成套設計工藝。
這套裝置的工藝分別為預處理、膜集成和蒸發結晶3個流程，每個流程都包含著諸多復雜技術與工藝，環環相扣，缺一不可。如預處理中，科研人員采用生物膜降解技術，不僅可將臭味去除，還有效解決了過濾膜的污染堵塞難題。
“這是國際上目前最為先進合理的工藝。”楊剛說。
膜集成是關鍵環節，占到處理水量的90％多。通過膜材料這個特殊的“篩子”，將大部分好水過濾出來，是實現零排放的重要保障。
最終，南京工業大學研究人員精心設計出的膜集成環節過濾出的純水，水質指標COD小于3，電導率小于150，比自來水都好。
此時，幾萬噸廢水中還剩下幾百噸高鹽水需要處理。如何讓鹽分結晶，順利提取出來，做到既有效又節能，是整個工藝的最后一道工序。但國內外沒有可供參考的案例。某國外造紙企業采用了蒸發技術，但最終出來的都是糊狀物，鹽分根本提取不出。
為此，研究人員采取了機械再壓縮蒸發結晶技術，結合恰當的進水條件和過程條件控制，實現了有效結晶。前來采購的精細化工廠都不敢相信，這白花花的工業鹽竟然出自制漿廢水。
最后剩余的干泥，含有鈣、鎂等成份，被用在建筑工程中，是實惠又安全的材料。
3個月完成設計，6個月完成建設與安裝，一年實現試運營。在王子公司制漿生產線建成投產之前，廢水處理工程全部建成，中方完全履行了雙方簽訂的協議。
看似“天方夜譚”的世界級難題，攻克了！
目前，這套全球唯一的制漿廢水中水回用裝置已經在南通經濟技術開發區“能達水務有限公司”順利運行一年多。
開發區環保局局長王朝輝表示，能達公司是中水回用工程的實施主體，制漿廢水日處理能力設計峰值達4萬噸，平均值3.65萬噸，王子公司日產制漿廢水3.2萬—3.6萬噸，全部在這里集中處理。監測數據顯示，處理后產生的中水水質良好，主要水質指標如COD、濁度、硬度、pH值等，均優于長江水甚至自來水。
經測算，目前每噸中水運行成本約為5元，售價為2元，地方財政只需要補貼運行成本3元。與排海管道工程相比，建設資金和運行費用都有顯著降低。經過適應性運行后，將有可能進一步降低運行成本。
由于售價低、水質好，這些回用中水已經成為開發區內企業爭搶的香餑餑，僅王子公司每天就引中水1.2萬噸用于造紙，江山農化每天也使用5000噸，用于鍋爐補充水或循環冷卻水。園區每年因此可節水2000萬噸，并減少向水體排放COD、BOD分別為1500噸和400噸。一項技術便釋放出大量的環境容量指標，為地方經濟發展“騰出”巨大空間。
相關專家表示，包括造紙行業在內的一批工業項目，盡管是達標排放，但對水環境的傷害仍然不小，長此以往必然會造成水體不堪重負。
“中水回用工程具有很大的科技推廣價值。”徐南平表示，這次成功實踐，讓他們有信心解決幾乎所有工業廢水的處理問題。只要科學分析相關工業廢水的成分，有針對性地進行相關膜材料集成，均可實現全部中水回用，也就是零排放。如果各地政府能夠下定決心進行推廣，這項技術將對中國乃至世界的水資源保護、水環境治理發揮不可估量的作用。
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