制漿造紙工業(yè)空氣污染問(wèn)題與對(duì)策

童 欣 張鎮(zhèn)檳 楊恒宇 李靜文 陳小泉 沈文浩

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州，510640)

由于中國(guó)人口的快速增長(zhǎng)與城市化發(fā)展，紙張的生產(chǎn)量也隨之提高。制漿造紙工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)文明程度息息相關(guān)，紙張生產(chǎn)水平及消費(fèi)水平的提升，也將帶動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。據(jù)中國(guó)造紙協(xié)會(huì)調(diào)查報(bào)告顯示，2012年全國(guó)紙及紙板生產(chǎn)企業(yè)約3500家，全國(guó)紙及紙板生產(chǎn)量達(dá)10250萬(wàn)t，較上年增長(zhǎng)3.22%，消費(fèi)量10048萬(wàn)t，較上年增長(zhǎng)3.04%，人均年消費(fèi)量為74 kg(13.54億人)，比上年增長(zhǎng)1 kg?！笆濉逼陂g，世界造紙工業(yè)發(fā)展格局發(fā)生巨大變化，受資源、環(huán)境、效益等方面限制，制漿造紙工業(yè)加快技術(shù)進(jìn)步，將朝著高效率、高質(zhì)量、高效益、低能耗、低污染、低排放的現(xiàn)代化大工業(yè)方向轉(zhuǎn)變［1］。

制漿造紙工業(yè)是全球第六大污染工業(yè) (緊隨石油、水泥、皮革、紡織和鋼鐵工業(yè)之后)，其向自然環(huán)境排放出一定量的氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)污染物。如何加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)和解決污染問(wèn)題是造紙工作者面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

然而目前，制漿造紙工業(yè)“三廢”問(wèn)題的關(guān)注重點(diǎn)更偏向于廢水及廢渣的研究，廢氣的研究與治理往往被研究學(xué)者所忽略。本文主要分析國(guó)內(nèi)外制漿造紙工業(yè)空氣污染現(xiàn)狀，提出降低制漿造紙工業(yè)空氣污染的方法及對(duì)策，以期提高人們對(duì)廢氣治理的意識(shí)，加快環(huán)境保護(hù)的步伐。

1 制漿造紙工業(yè)空氣污染現(xiàn)狀

制漿造紙廠的主要污染氣體包括高毒性的硫化物(TRS)和揮發(fā)性有機(jī)物 (VOCs)。據(jù)美國(guó)環(huán)保局(EPA)稱(chēng)，一個(gè)造紙廠每年產(chǎn)生180 t二甲基硫醚和270 t甲醇?xì)怏w。2006年，美國(guó)制漿造紙工業(yè)產(chǎn)生了超過(guò)90 t有害廢棄物，包括TRS和VOCs［2］。研究數(shù)據(jù)顯示，加拿大造紙廠排放氣體中含有0.84%CO、1.9%揮發(fā)性有機(jī)物、7.7%懸浮粒子、2.5%NOx和3.8%的SO2［3］。

在我國(guó)，2009年制漿造紙工業(yè)廢氣排放總量為6106.1億 m3(標(biāo)準(zhǔn)情況)，2010年為 7697億 m3(標(biāo)準(zhǔn)情況)，同比增長(zhǎng)了26%;2009年SO2總排放量為45.7萬(wàn)t，2010年增長(zhǎng)11%達(dá)到50.8萬(wàn)t，其中燃料燃燒廢氣排放量達(dá)50.1萬(wàn) t，占總量的98.6%;煙塵排放量19.6萬(wàn)t比上一年增長(zhǎng)2%;僅粉塵排放量出現(xiàn)降低，2009年為7501 t，2010年減少至 5679 t［1，4］。

2012年我國(guó)廢氣治理設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用24.7億元，比2011年多10.5億元，增加73.9%［5］，說(shuō)明目前人們對(duì)制漿造紙工業(yè)廢氣污染的重視程度日益提升。

以上數(shù)據(jù)表明，制漿造紙工業(yè)廢氣排放情況嚴(yán)峻，相關(guān)單位及企業(yè)應(yīng)引起足夠重視，造紙空氣污染控制刻不容緩。

2 制漿造紙工業(yè)空氣污染物的產(chǎn)生及危害

制漿造紙工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放的污染物主要包括:固體懸浮粒子、CO、CO2、SO2、NOx、硫化物等，除此之外還包括VOCs、二惡英 (PCDDs)、呋喃(PCDFs)等。

不同的制漿方法會(huì)產(chǎn)生不同類(lèi)型的污染物:機(jī)械法制漿能源消耗較多，然而化學(xué)法制漿由于使用了較多的化學(xué)試劑，會(huì)產(chǎn)生其他類(lèi)型的污染物。另外不同的產(chǎn)品，由于生產(chǎn)工藝的不同，如生產(chǎn)原料及添加填料的不同，也會(huì)產(chǎn)生不同的氣體污染。下面對(duì)主要空氣污染物進(jìn)行分類(lèi)綜述。

2.1 惡臭氣體

一切能夠刺激嗅覺(jué)器官，并引起人們不愉快及損壞生活環(huán)境的氣體物質(zhì)均可稱(chēng)為惡臭氣體。惡臭污染不僅給人的感覺(jué)器官以刺激，使人產(chǎn)生厭惡感，而且臭氣中所含有的某些有害物質(zhì)如H2S等，將直接危害人體健康。

制漿造紙工業(yè)中惡臭污染的產(chǎn)生與化學(xué)法制漿的生產(chǎn)工藝密不可分，其中硫酸鹽制漿過(guò)程中使用NaOH和Na2S，另外亞硫酸鹽法添加亞硫酸 (H2SO3和亞硫酸氫根離子(HSO－3)，這些均為惡臭氣體的產(chǎn)生源頭［6］。惡臭氣體主要存在于蒸煮放氣、多效蒸發(fā)器不凝氣和堿回收爐排氣中，其種類(lèi)主要包括SO2、H2S、甲硫醇和二甲基硫化物等，其物理特性如表1所示，并顯示它們具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。

表1 制漿造紙廠排放主要惡臭氣體的物理特性

一般情況下硫化物氣體中含量最高的是H2S，但在制漿造紙工業(yè)中，制漿反應(yīng)過(guò)程中的含堿量使H2S較難生成。反應(yīng)過(guò)程中硫化物經(jīng)甲基化形成甲硫醇，由于其弱酸性，使其容易氣化，雖然二甲基硫醇更容易氣化，但由于需要進(jìn)一步甲基化，使其生成速度緩慢。因此，在制漿造紙工業(yè)中，甲硫醇是硫化物惡臭氣體中的最主要成分［7］。

制漿造紙廠排放出的惡臭氣體不僅造成環(huán)境污染，同時(shí)危害人體健康。有研究表明［8］，患者接觸甲硫醇后立即出現(xiàn)明顯的咽部不適、聲嘶胸悶咳嗽、氣急等癥狀，同時(shí)伴有眼痛流淚，出現(xiàn)短暫意識(shí)喪失，且可能造成臟器損害。也有研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)［9］，空氣中的SO2會(huì)增加女性患肺癌的幾率。

另外，部分制漿廠使用臭氧等氣體作為漂白劑，漂白氣體除具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，還會(huì)導(dǎo)致慢性疾病，使工人患有呼吸道癥狀與疾病的風(fēng)險(xiǎn)提高，長(zhǎng)期接觸臭氧會(huì)導(dǎo)致哮喘，使支氣管疾病的發(fā)病率提高并對(duì)支氣管造成持續(xù)性傷害［10］。

2.2 揮發(fā)性有機(jī)物

世界衛(wèi)生組織定義揮發(fā)性有機(jī)物 (VOCs)是能夠被固體吸附劑吸附、低沸點(diǎn)在50～100℃、高沸點(diǎn)在240～260℃之間的有機(jī)化合物。

在制漿造紙工業(yè)中，VOCs主要源于化學(xué)制漿、漂白及廢水處理過(guò)程，其具體類(lèi)別包括:萜類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)、丙酮、氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷及丁酮等［6］。

甲醇是制漿造紙廠主要VOCs污染物之一。美國(guó)國(guó)家改善大氣和河流理事會(huì) (National Council For Air And Stream Improvement，NCASI)對(duì)制漿造紙廠排放的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，甲醇是其中主要有害空氣污染物。研究人員在檢測(cè)造紙廠熔融物溶解槽清洗器通風(fēng)口處氣體時(shí)，在四個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中，甲醇的平均濃度范圍為10～1100 mg/kg［11］。另外，沈文浩等人［12］從造紙車(chē)間、真空泵出水口、造紙工廠辦公區(qū)都檢測(cè)出芳香族有機(jī)物，如苯、甲苯、乙苯等，在工廠廢紙分揀處還檢測(cè)出4種烷烴類(lèi)有機(jī)污染物。

VOCs能明顯增加對(duì)流層臭氧的含量，同時(shí)降低平流層臭氧含量。另外，VOCs能引起人體機(jī)體免疫功能失調(diào)，影響人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，表現(xiàn)出頭暈頭痛、嗜睡無(wú)力、胸悶等癥狀;有的還可能影響消化系統(tǒng)，使人出現(xiàn)食欲不振、惡心等癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至可損傷肝和造血系統(tǒng)，出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)等［13］。因此，如何控制制漿造紙廠排放氣體中VOCs含量至關(guān)重要。

2.3 懸浮顆粒物

懸浮顆粒物一般是指以固體或微小顆粒兩種形態(tài)存在于氣體介質(zhì)中的分散膠體。固體顆粒物又分為:灰塵、煙、煤煙及煙霧。鍋爐燃煤對(duì)空氣的影響尤為明顯，煤的不完全燃燒形成煙和煤煙，而我國(guó)制漿造紙工業(yè)一直以煤為主要能源，對(duì)大氣環(huán)境造成污染。

制漿造紙廠懸浮粒子主要是備料時(shí)的粉塵和堿回收爐、石灰窯的煙塵。堿回收爐和熔融物溶解槽排放出的懸浮粒子主要包含的是鈉鹽，而石灰窯中主要包含的是鈣鹽。這些粒子吸附在制漿造紙廠排放煙氣灰塵中及其他固體顆粒上。

大量顆粒物進(jìn)入人體肺部，會(huì)使局部支氣管通氣功能下降，細(xì)支氣管和肺泡換氣功能喪失。懸浮顆粒物中粒徑小于2.5 μm的細(xì)顆粒稱(chēng)為PM2.5，PM2.5能引起呼吸系統(tǒng)疾病，并影響心肺功能，使肺癌患病幾率提高［14］。

2.4 溫室氣體

溫室氣體主要包括CO2、CH4、N2O，其中CO2是最主要的污染物。制漿造紙工業(yè)中溫室氣體 (主要指CO2)排放范圍包括:①固定燃燒設(shè)備 (如窯爐、鍋爐等)及廠界內(nèi)移動(dòng)運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)輔助設(shè)備(如叉車(chē)、鏟車(chē)、吊車(chē)等)使用化石燃料燃燒產(chǎn)生的直接排放;②添加配漿化學(xué)試劑 (CaCO3，Na2CO3)過(guò)程產(chǎn)生的直接排放;③使用外購(gòu)電力、熱力導(dǎo)致的間接排放［15］。

2010年，我國(guó)已超越美國(guó)成為溫室氣體第一排放大國(guó)，且制漿造紙工業(yè)CO2排放占全國(guó)工業(yè)總排放量的2%，是輕工業(yè)中溫室氣體第一排放大戶(hù)［16］。同時(shí)全球紙及紙板的需求與生產(chǎn)也在逐年增加，意味著制漿造紙工業(yè)的溫室氣體排放量也將隨之提高，從而造成更大的環(huán)境負(fù)擔(dān)。因此，造紙廠的排放控制對(duì)降低全球碳排放量至關(guān)重要。

3 空氣污染物檢測(cè)分析

空氣樣品常常受到采樣地點(diǎn)溫度、濕度、風(fēng)向等因素的影響，空氣污染物的含量常低于檢測(cè)下限，且制漿造紙廠空氣成分復(fù)雜，因此，樣品的采集與檢測(cè)方法的選擇至關(guān)重要。

3.1 樣品采集

空氣采樣方法根據(jù)采集樣品的不同可分為全空氣采樣和捕集空氣采樣，根據(jù)采樣動(dòng)力的不同又可分為主動(dòng)采樣和被動(dòng)采樣。

全空氣采樣用金屬罐等采集整個(gè)空氣樣品，避免了吸附劑采樣的穿透、分解，且可同時(shí)分析其中的多種組分。采集容器包括Summa金屬罐、Silco金屬罐和Tedlar袋。使用此類(lèi)采集容器采集樣品的主要優(yōu)點(diǎn)有:①可以實(shí)現(xiàn)全空氣采集;②不需使用熱解析或溶劑解析;③樣品可用來(lái)重復(fù)分析;④使用起來(lái)更加穩(wěn)定和安全;⑤沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的必要;⑥能夠檢測(cè)和測(cè)量更大范圍的極性和非極性化合物;⑦樣品保存時(shí)間更長(zhǎng);⑧降低了污染的問(wèn)題;⑨對(duì)采集容器增壓就能增大樣品采集體積。但是全空氣采樣也存在潛在問(wèn)題:①吸附在容器壁上可能使樣品不穩(wěn)定;②使用集氣袋時(shí)氣體可能滲入或滲出;③不能排除非目標(biāo)化合物;④Tedlar袋不能實(shí)現(xiàn)被動(dòng)采樣而且樣品保留時(shí)間不能超過(guò)24～48 h;⑤需高額的前期投資和復(fù)雜的分析技術(shù)。

捕集空氣采樣則需用固體吸附劑、液體吸收劑等捕集劑。其中，固體吸附劑法通過(guò)硅膠、活性炭、硅藻土和鋁礬土的吸附作用進(jìn)行采集。另外，一些有機(jī)吸附劑，如多孔聚合吸附劑 (Tenax)比活性炭具有更多的優(yōu)點(diǎn):優(yōu)良的吸收效率、溫度穩(wěn)定性、背景污染低、水分親和力低等。固體吸附采集法具有采樣方便、采樣后便于運(yùn)輸儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用廣泛［17］。

被動(dòng)采樣法常用3M徽章式采樣器，利用空氣擴(kuò)散原理，簡(jiǎn)單有效、佩戴方便，是個(gè)體采樣的創(chuàng)新解決方案，目前在外資企業(yè)應(yīng)用廣泛。徽章式采樣器具有一個(gè)半透膜和180 mg活性炭板，安裝在塑料基質(zhì)上，不需要?jiǎng)恿ρb置，體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶，靠近呼吸帶持續(xù)采樣便可。

目前一些新型采樣方法也得到使用，如分子印跡聚合物法、吸附劑浸染過(guò)濾法等，這些方法的優(yōu)點(diǎn)在于:可以在更高的蒸汽壓力下快速地采集樣品，設(shè)備體積小，操作更簡(jiǎn)便，降低了溶劑的消耗。

3.2 樣品檢測(cè)

氣相色譜法是檢測(cè)空氣中成分最為普遍的方法，只是采用的檢測(cè)器與前處理方法略有不同。以前由于質(zhì)量選擇檢測(cè)器 (GC-MSD)價(jià)格昂貴，大部分采用氣相色譜的氫火焰離子化檢測(cè)器 (GC-FID)檢測(cè)氣體樣品。

目前越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)的四極質(zhì)量檢測(cè)器 (GC-MS)檢測(cè)，具有選擇性好、穩(wěn)定性高、可對(duì)未知樣品進(jìn)行定性分析等優(yōu)點(diǎn)。駱雪萍等人［18］采樣用Voyager GC-MS(美國(guó))氣-質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)亞硫酸鹽法制漿廢氣中含有惡臭類(lèi)物質(zhì)甲硫醇及呋喃、甲基呋喃、2-乙基呋喃、異丁醛、甲苯、二甲苯、乙苯、2-異丙基己烯等有毒物質(zhì)。

根據(jù)前處理方法不同，樣品檢測(cè)方法可分為固相微萃取-氣相色譜法 (SPME-GC-MS)、熱解析-氣相色譜法 (TD-GC)等。Lorenzo J M等人［19］通過(guò)吹掃捕集集中器與冷凝注射器對(duì)氣體進(jìn)行萃取和濃縮，經(jīng)過(guò)Tenax柱吸附熱解析后，再進(jìn)行GC-MS分析。

4 制漿造紙工業(yè)空氣污染物的防治對(duì)策

造紙工作者可以從兩個(gè)方面著手降低制漿造紙工業(yè)的空氣污染情況:①污染物的回收和降解，此方法特別適用于化學(xué)制漿過(guò)程，能夠有效降低化學(xué)制漿中產(chǎn)生的污染，并且能夠降低經(jīng)濟(jì)成本;②調(diào)整生產(chǎn)工藝，控制生產(chǎn)技術(shù)，使之從源頭上減少污染物的產(chǎn)生。

4.1 污染物治理

4.1.1 吸附法

吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理氣體混合物，有目的地將其中一種或幾種組分吸附在固體表面。此方法凈化效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，適用于制漿造紙工業(yè)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物、NH3、H2S、SO2等氣體污染物凈化。常用的吸附劑包括活性炭、活性氧化鋁、沸石分子篩和硅膠。

活性炭吸附是減少低濃度有機(jī)物的主要方法之一，其良好的吸附性能歸因于它豐富的孔隙結(jié)構(gòu)。另外分子篩作為常用吸附材料，與其他吸附劑相比其優(yōu)點(diǎn)為:①選擇性強(qiáng)，能根據(jù)分子大小與極性不同進(jìn)行選擇性吸附;②吸附能力強(qiáng)，對(duì)低濃度氣體仍有較強(qiáng)的吸附力;③耐高溫，不容易受溫度影響，在較高溫度下仍具有較強(qiáng)吸附力［20］。

但是吸附法的主要缺點(diǎn)是，吸附過(guò)程中吸附劑會(huì)達(dá)到飽和從而影響吸附效率，使用前必須對(duì)吸附劑進(jìn)行再生。因此，對(duì)吸附劑的高效使用及降低成本造成不利影響。

4.1.2 機(jī)械法

制漿造紙工業(yè)中備料時(shí)產(chǎn)生的粉塵主要使用機(jī)械法進(jìn)行去除，如旋風(fēng)除塵器，除塵效率為90%左右;堿回收爐、石灰窯的煙塵一般使用電除塵器進(jìn)行除塵，最高效率可達(dá)99%以上。粗大的懸浮粒子，主要來(lái)自燃煤鍋爐，石灰窯和熔融物溶解槽排氣也是其重要來(lái)源。目前我國(guó)已實(shí)施的堿爐項(xiàng)目煙氣中煙塵和SO2的排放需按照如下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:煙塵 (懸浮物)濃度 ＜200 mg/m3，SO2排放濃度 ＜1200 mg/m3，SO2排放量 ＜500 kg/h［21］。

4.1.3 光催化降解法

近年來(lái)半導(dǎo)體光催化技術(shù)得到了極為迅速的發(fā)展，采用光催化降解法治理制漿造紙工業(yè)空氣污染具有巨大的潛能。

銳鈦礦型納米TiO2是一種優(yōu)秀的光催化劑。光催化降解的主要優(yōu)點(diǎn)包括:①可以降解多種有機(jī)化合物;②有機(jī)污染物經(jīng)處理后形成H2O、CO2和無(wú)機(jī)酸等無(wú)毒產(chǎn)物，不需要后續(xù)處理;③反應(yīng)可在低溫下進(jìn)行;④太陽(yáng)能輻射可以促進(jìn)反應(yīng)，從而減少能耗;⑤同時(shí)完成吸附劑再生和吸附有機(jī)物的降解;⑥可以減少由熱法再生造成的吸附劑損耗。

光催化降解是一種可以使活性炭再生、同時(shí)又可以破壞有機(jī)吸附物的一種方法。將TiO2與活性炭相結(jié)合，一方面活性炭可以作為納米TiO2的支撐物，集中TiO2周?chē)奈廴疚锖椭虚g產(chǎn)物，另一方面TiO2可降解污染物使活性炭再生。Tao Y等人［11］使用這種活性炭吸附與光催化降解相結(jié)合的方法，去除制漿造紙廠大氣排放物中的甲醇。在紫外線輻射條件下，經(jīng)過(guò)12 h，甲醇的去除率達(dá)到90%。由此可見(jiàn)，將光催化降解與吸附法相結(jié)合，能夠更有效地治理制漿造紙工業(yè)排放的污染氣體。

4.1.4 生物法

生物過(guò)濾法是指以生物膜形式固定在多孔濾料上的微生物，代謝空氣中的污染物。濾料裝填在生物濾塔中構(gòu)成濾床，氣流通過(guò)濾床時(shí)污染物從氣流中轉(zhuǎn)移到生物膜層上被微生物代謝。近幾年，生物過(guò)濾法越來(lái)越多地運(yùn)用在制漿造紙工業(yè)中，以控制廢氣排放。

Giri B S等人［22-23］發(fā)現(xiàn)將球形芽孢桿菌 (Bacillus sphaericus)接種在生物過(guò)濾器中，二甲基硫化物可作為唯一碳源被降解，從而達(dá)到治理制漿造紙廠廢氣的目的。制漿造紙廠排放空氣中二甲基硫化物的去除率可達(dá)到62% ～74%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，如果用木屑和堆肥填充生物過(guò)濾器，在床層接觸時(shí)間為 (360±25)s的情況下，二甲基硫化物的去除率更高，可達(dá)到 (71 ±11)%［24］。

同樣針對(duì)制漿造紙工業(yè)空氣污染治理，Reme E R等人［15］采用兩步生物反應(yīng)法，第一步將一種耐酸的甲醇降解酵母 (Candida boidinii)接種到生物滴濾塔;第二步接種狹長(zhǎng)長(zhǎng)喙殼菌 (Ophiostoma stenoceras)。在第一步中H2S和甲醇的去除率分別為48%和78%，α-松萜的去除率為14%;在第二步反應(yīng)中α-松萜的去除率提高到86%，而甲醇去除率可達(dá)98%。與一步生物法相比，兩步法能有效地去除氣體混合物，在制漿造紙工業(yè)氣體污染物治理方面具有更好的效果。

生物法是一項(xiàng)新興的技術(shù)，與傳統(tǒng)的空氣污染處理方法相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、形成的二次污染較少等優(yōu)點(diǎn)，尤其處理低濃度、生物可降解的氣態(tài)污染物更顯其經(jīng)濟(jì)性。

4.2 生產(chǎn)技術(shù)控制

4.2.1 生物質(zhì)能源

生物質(zhì)能源是通過(guò)綠色植物光合作用的轉(zhuǎn)化過(guò)程，將CO2和水生成能源物質(zhì)，能源使用時(shí)，再排放出CO2和水，形成CO2的循環(huán)排放，最終減少CO2的凈排放量，降低溫室效應(yīng)。制漿造紙工業(yè)每年消耗大量的木材資源，同時(shí)產(chǎn)生更多的生物廢物，因此，將生物質(zhì)重新轉(zhuǎn)化為能源，不僅能夠減少對(duì)石油能源的依賴(lài)，逐能降低化石燃料的CO2排放，起到保護(hù)環(huán)境的目的。

黑液氣化技術(shù)發(fā)展使生物質(zhì)能源更好地在制漿造紙工業(yè)中得以實(shí)現(xiàn)。黑液氣化，即通過(guò)氣化工藝，把黑液中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成為H2、CH4和CO等可燃性的氣體，氣化殘留物為無(wú)機(jī)剩余物，可以繼續(xù)進(jìn)行堿回收。造紙黑液是來(lái)自木材、禾草類(lèi)等纖維原料的蒸煮廢液，其主要成分包括木素、糖類(lèi)、樹(shù)脂等有機(jī)物和碳酸鈉、硫化鈉、硅類(lèi)無(wú)機(jī)鹽等無(wú)機(jī)物。造紙黑液氣化綜合利用過(guò)程包括黑液濃縮、黑液氣化、氣體冷卻和凈化、殘留物處理、脫除H2S、燃?xì)獍l(fā)電、廢熱利用和蒸汽發(fā)電等，整個(gè)流程中除了可以產(chǎn)生造紙工藝所需的蒸汽外，還能聯(lián)合發(fā)電，氣化的殘留物依然可以進(jìn)行苛化回收堿［26］。Joelsson J M 等人［27］將黑液氣化技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)制漿廠中生產(chǎn)電能和發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，能夠減少CO2的排放并能提高熱磨機(jī)械漿廠的能源利用率。

4.2.2 造紙工藝改進(jìn)

在造紙涂料中添加納米材料，對(duì)減少造紙過(guò)程中溫室氣體的排放具有重要意義。Manda B M等人［28］分別以漂白亞硫酸鹽漿與損紙漿的混合漿及漂白化學(xué)機(jī)械漿為研究對(duì)象，在其抄造紙張上涂布納米TiO2-CaCO3復(fù)合涂層，兩者與傳統(tǒng)造紙過(guò)程相比，CO2排放量分別減少了75%和10%。

另外，在新聞紙生產(chǎn)過(guò)程中，增加礦物填料來(lái)取代部分植物纖維，同時(shí)降低紙張形成過(guò)程中的保水值，減少紙張干燥過(guò)程所需的能耗，達(dá)到降低溫室氣體排放量的目的［29］。

除添加填料外，廢紙的回收再利用也是解決造紙工業(yè)面臨原料短缺、能源緊張和污染嚴(yán)重等問(wèn)題的有效途徑。廢紙是可利用再生資源，用廢紙?jiān)旒埧擅馊ブ茲{、堿回收所造成的環(huán)境污染。2011年，我國(guó)廢紙資源中進(jìn)口廢紙約占39%，進(jìn)口廢紙量為2728萬(wàn)t;國(guó)內(nèi)回收各類(lèi)廢紙4347萬(wàn)t，廢紙回收率44%，但與德國(guó)廢紙回收率70%、日本廢紙回收率78%相比，我國(guó)的廢紙回收率仍存在較大差距［1］。

近年來(lái)，許多現(xiàn)代化的以廢紙為主要原料的大型制漿造紙生產(chǎn)線紛紛落戶(hù)中國(guó)，不僅使國(guó)內(nèi)紙及紙板的產(chǎn)能得到增加，而且在節(jié)能降耗和增產(chǎn)減排方面得到了明顯改進(jìn)。生產(chǎn)中一般采用處理廢紙的成套設(shè)備，對(duì)廢紙進(jìn)行碎解、凈化、篩選、脫墨、洗滌、浮選、熱分散、漂白等處理以獲得高質(zhì)量的紙漿。

4.2.3 其他

除以上提到的生物質(zhì)能源，有研究發(fā)現(xiàn)使用天然氣代替重燃料油，可有效減少CO2、SO2和NOx的排放總量，從而降低溫室效應(yīng)、土地酸化及富營(yíng)養(yǎng)化的程度。

污染氣體的回收再利用也是有效降低污染物的方法之一。一般的處理措施是將高濃臭氣和低濃臭氣分別收集并處理，而且隨著低臭型堿回收爐的出現(xiàn)，使堿回收爐成為處理各種臭氣的集中地。高濃度臭氣和汽提塔排氣在堿回收爐二次風(fēng)位置用臭氣燃燒器燒掉，并在堿回收爐頂部設(shè)獨(dú)立的燃燒火炬作為備用;低濃度臭氣送堿回收爐二次風(fēng)，作為堿回收爐的供風(fēng)［25］。

5 結(jié)語(yǔ)

空氣污染逐漸成為國(guó)內(nèi)外政府及研究學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，空氣污染對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境的影響不可小覷。制漿造紙工業(yè)環(huán)境污染問(wèn)題已引起造紙工作者的重視，但是制漿造紙廠的空氣污染情況卻似乎沒(méi)能引起足夠重視。因此，目前迫切需要加快對(duì)制漿造紙工業(yè)空氣污染問(wèn)題的研究與治理。

本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外制漿造紙工業(yè)中空氣污染現(xiàn)狀，對(duì)惡臭氣體、揮發(fā)性有機(jī)物、懸浮顆粒物、溫室氣體的主要成分、產(chǎn)生原因、污染程度及主要危害進(jìn)行詳細(xì)闡述。

為盡量降低制漿造紙廠氣體污染物的排放，為治理空氣中污染物，可以從以下兩個(gè)方面著手:一方面采用新型生產(chǎn)手段，如生物能源、生物材料等，從源頭上減少污染氣體的產(chǎn)生;另一方面加速污染物治理手段的研究。

納米TiO2光催化降解可揮發(fā)性有機(jī)物技術(shù)，成為環(huán)境污染控制的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在后續(xù)的研究中，我們可以將納米TiO2光催化降解技術(shù)應(yīng)用于降解處理制漿造紙廠的污染氣體，并設(shè)計(jì)一套制漿造紙廠空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，用于控制光催化氧化反應(yīng)過(guò)程中的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、氣體流量等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)制漿造紙廠空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)及光催化降解，達(dá)到凈化制漿造紙廠空氣的目的。

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