南宫大学院士团队解决造纸制浆废水零排放世界难题

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“这水已经相当于纯水了。它对人体无害，解渴不成问题。”

说着，蔷蔷用手拿起处理过的造纸废水，喝了两口。

5月下旬，在江苏省，虽然已经进入初夏季节，记者并没有闻到南通经济技术开发区超滤系统运行区有任何难闻的气味，但管委会主任强强却做了一个大惊喜。

就在三年前，普林斯造纸公司在开发区的制浆废水原计划修建一条100公里长的管道，直接排入大海，这是祁东渔民世代依赖的传统渔场。管道项目一夜之间陷入了舆论漩涡的中心，这也使得这个投资十亿美元的大项目遭受了很大的损失。

目前，摆在我们面前的黑臭的造纸制浆废水，经过预处理、膜过滤、蒸发、结晶后，变成了可循环利用的中水、工业盐和干污泥。整个过程不仅实现了零排放，而且中水也成为开发区企业的热门项目。所有这些幕后英雄是南京工业大学徐南平院士的40多名科研人员和他们令人惊叹的膜技术。

“常规”背后的环境悖论

启东是一个县级城市，位于长江口以北。它三面环水，看起来像一个盛产水产品的半岛。

三年前，总投资19.8亿美元、设计年产高档纸80万吨、木浆71.4万吨的江苏普林斯纸业有限公司向启东市传出建设造纸制浆废水排海管道的消息时，当地世代以捕鱼为生的人们开始担心造纸制浆废水对生态和近海渔业的影响。

启东人认为造纸废水直接排入海洋，污染环境，危害生态，破坏渔业资源。然而，在工业中，造纸和制浆废水经处理后直接排放到海里是一个国际“惯例”。普林斯公司是世界第三大造纸企业，也是亚洲最大的造纸企业。日本和其他发达国家采用相同的工艺和处理方法。这是发展与保护、经济效益与生态效益之间的矛盾。

“死棋”带来的技术困境

由于政府承诺“永久暂停建设”，这条未完工的海底管道已成为“死路一条”，并留下了巨大的两难境地:

——如果不向大海排放，日本在中国最大的投资项目“王子造纸制浆”将无处排放尾水。南通将面临高达100亿元的巨额违约赔偿。经济和外交上的负面连锁反应是无法估量的。

-现场治疗。国内外造纸制浆废水“零排放”尚无先例。专家论证，在现有技术条件下，要实现零排放，仅初始投资就需要30亿元，比建设海洋排水管道所需的12亿元增加了一倍多，这使得地方财政难以为继。

"国内外工业普遍认为制浆尾水零排放是不可能的."项目实施者，南京工业大学膜科学与技术研究所的杨刚教授说。

据记者采访，在造纸制浆废水的处理中有三个无法逾越的技术障碍:第一，成分复杂，有300-600种物质，特别是含有大量的胶体物质、木质素、短纤维等。，极易造成纳米过滤膜的污染和堵塞，必须在3个月内更换，成本极高；其次，它含有高浓度的有机物，这使得脱水不完全，副产物盐不能结晶。第三，预处理过程中气味难以控制，影响环境。

关键时刻，时任江苏省省长助理、科技部部长、中国工程院院士、中国膜科学973项目首席科学家的徐南平，主动带领南京工业大学膜科学研究所40余名研发人员，接手造纸制浆废水“零排放”的世界性技术难题。

他们要完成的任务是每天24小时、每天24小时无条件运行，将制浆废水转化为可循环利用的中水、工业盐和干泥，实现废水的充分循环利用。

此时，他们几乎没有时间进行科学研究。

“膜法”制胜的创新丰碑

"要实现“零排放”，科学地锁定制浆废水的成分是非常重要的."杨刚说，由于制浆废水成分复杂，水质比研究小组想象的要差。就连日本王子公司也在不断修改指数。仅从每次提供的水质参数来看，每次水质都较差。

“我们没有退路，只有最后一站！”徐南平院士告诉记者。为了尽快获得实验数据，将日本空的工厂废水输送到南通进行研究。

根据对水样的许多科学分析，项目组提出了一套完整的设计技术。

这套设备的流程是预处理、膜集成和蒸发结晶。每个过程都包含许多复杂的技术和过程，它们是紧密联系和不可或缺的。例如，在预处理中，研究人员采用生物膜降解技术，不仅可以去除异味，还能有效解决滤膜的污染堵塞问题。

"这是世界上最先进、最合理的技术."杨刚说道。

膜集成是关键环节，占处理水的90%以上。通过膜材料的特殊“筛”，大部分好水被过滤掉，这是实现零排放的重要保证。

最后，经过南京工业大学研究人员精心设计的膜集成环节过滤后的纯水，其水质指标COD小于3，电导率小于150，优于自来水。

此时，成千上万吨待处理的废水中残留着数百吨高盐度水。如何使盐结晶并顺利提取是整个过程的最后一步，既有效又节能。但国内外没有可供借鉴的案例。一家外国造纸企业采用了蒸发技术，但最终产品都是糊状的，根本无法提取盐。

为此，研究人员采用机械再压缩蒸发结晶技术，结合适当的进水条件和工艺条件控制，实现有效结晶。前来购买的精细化工厂无法相信这种闪闪发光的工业盐来自制浆废水。

最后，剩余的干泥浆含有钙、镁和其他成分，用于建筑工程，是一种负担得起的安全材料。

3个月完成设计，6个月完成施工安装，一年实现试运行。普林斯公司制浆生产线建成投产前，废水处理项目已经完成，中方全面履行了双方签署的协议。

看似“天方夜谭”的世界级问题已经解决了！

目前，世界上唯一的制浆废水中水回用装置已在南通经济技术开发区“瑞奇水务有限公司”成功运行一年多。

开发区环保局局长王朝晖表示，达科公司是中水回用项目的主体。制浆废水日处理能力设计为4万吨，平均3.65万吨。普林斯公司每天产生32，000-36，000吨制浆废水，所有废水都在这里集中处理。监测数据表明，处理后的中水水质良好，主要水质指标如化学需氧量、浊度、硬度、酸碱度均优于长江水甚至自来水。

经计算，目前每吨中水的运行成本约为5元，售价为2元。地方财政只需补贴运营成本3元。与海排水管道工程相比，建设资金和运营成本明显降低。在适应性操作之后，将有可能进一步降低操作成本。

由于其低廉的销售价格和良好的水质，这些再生水已成为开发区企业的热门话题。仅普林斯公司每天就使用12000吨再生水造纸，江山农药每天也使用5000吨锅炉补给水或循环冷却水。因此，该公园每年可节约2000万吨水，减少向水体排放的化学需氧量和生化需氧量分别为1500吨和400吨。一项技术发布了大量环境容量指标，为当地经济发展“释放”了巨大的空空间。

有关专家表示，虽然包括造纸行业在内的一些工业项目已经达到排放标准，但对水环境的破坏仍然不小，从长远来看，这将不可避免地导致水体不堪重负。

"中水回用工程具有很大的科技推广价值."徐南平说，这一成功的实践给了他们解决几乎所有工业废水处理问题的信心。只要科学分析相关工业废水的组成，有针对性地整合相关膜材料，所有中水都可以回用，即零排放。如果地方政府能够下定决心推广这项技术，它将在中国乃至世界水资源保护和水环境管理中发挥不可估量的作用。

(编者:胡彦明)