唐志超(我国造纸固体废弃物处理现状及趋势)

□编者注：本文是作者在第三届中日造纸技术交流会（2010年5月17日于东京召开）上的发言材料，刊发前作者进行了适度的修改补充。

制浆造纸生产过程会产生大量的固体废弃物，随着产业规模的逐渐扩大，这些固体废弃物所带来的环境影响也日益突出，随之而来的各种生态问题和社会问题也逐渐突显出来。

这些造纸废渣和污泥，由于含水量高(60％以上)，呈淤泥状态，成分复杂，处理利用难度大，目前大部分仍然只采取简单的堆放和填埋。

随着政府环保监管的日益加强、公民环保意识的不断提高、企业家社会责任感的日渐形成，各种绿色循环技术的探索和应用十分活跃，但总体而言，造纸固体废弃物的绿色循环经济链尚未形成，各种资源化利用技术多处于起步阶段。

制浆造纸行业的固体废弃物包括原生浆生产中的原料备料废渣、碱回收车间白泥、废水处理污泥以及二次纤维利用过程中产生的脱墨污泥、筛选废渣等。

其中，干法备料废渣的主要成分为树皮、植物碎屑和尘土、砂砾等，不含化学药品等污染成分。

禾草制浆和木材制浆备料产生的草屑和树皮产生量虽大，但相对较易处理，如采用草屑锅炉和树皮锅炉等设备处理，炉温可以保持400°C以上，且环境污染程度较小。

又如碱回收产生的白泥，近年来随着真空脱水设备效率的不断提高，白泥固含量已经能够达到70%以上，使得用白泥脱硫、用白泥制造造纸填料、塑料制品填充物、制作建材等成为可能，并在一些企业得到实际应用。

然而，废水处理场污泥和废纸制浆脱墨污泥的产量规模巨大，成分比较复杂、污染程度高、治理难度大，近年来一直是各行业开发利用的研究热点和难点，本文将重点介绍这方面污泥的治理进展和前景展望。

1固体废弃物的处理现状1.1造纸污泥的分类与性质造纸污泥是一种生物固体废弃物，这种废弃物有机质含量较高，但理化性质与城市污泥及其他工业污泥有所不同。

造纸污泥可分为脱墨污泥(deinking paper sludge)、初级污泥(primary sludge)、二次污泥(sec-ondary sludge)和混合污泥(combined sludge)四种类型。

来源于生产原木纤维所产生的污泥称为初级污泥；通过对回用的废纸脱墨所产生的污泥称为脱墨污泥；二次污泥也被称为活性污泥，来自污水的二级处理过程，二级处理一般采用生物化学的方法去除呈胶体状态和溶解状态的有机污染物；初级污泥与活性污泥第31卷第18期 2010年9月承重砖主要是用页岩烧制，一般情况下承重砌块使用的造纸废渣和脱水污泥比例在10%左右；若污泥比例达到40%以上，就能制作保温砖，保温砖的售价能比普通砖块提高50%左右。

在利润驱使和各地政府的鼓励下，各地的砖厂对于掺用污泥有着很高的积极性，不少私人企业也纷纷满怀热情的投入到这个行业，有的投资上亿元。

污泥制砖产品见图1。

但是，到目前为止，这个领域多数的企业境况与企业家们当初高涨的投资热情并不相称，其面临的问题是：污泥来源不稳定，含水率偏高导致制砖能耗明显增加；污泥掺量偏低(10％左右)，因而达不到保温砖的技术要求；烟尘排放缺乏污泥有害气体检测和控制手段，加剧了对环境的污染；制砖的成品率较低，破损使生产成本倍增；产品质量不稳定，严重影响产品销路。

一些砖厂利用地处偏远的优势，事先将污泥晾晒到50%左右的含固率，然后制砖，但毕竟占地太大，劳动力成本也很高，难以形成大规模生产。

所以，如何低成本的提高污泥的含固率是污泥制砖利润最大化、解决二次污染的关键。

1.3造纸污泥制肥技术的现状和瓶颈造纸污泥的主要成分是天然有机质——植物短纤维沉淀物。

它富含有机质（含量超过40%）、氮、磷、钾，而病原菌、重金属等有害物质则远远低于畜禽粪便，是制肥的理想原料。

我国是一个农业大国，肥料生产还存在一定缺口，并且由于土壤的过度耕作，导致土壤肥力和有机质含量不断下降，有机肥需求将会日益增长。

污泥制肥工艺流程是：将机械脱水后的污泥与其他添加剂混合以后，采用以好氧发酵为主的方法制肥，好氧发酵过程利用好氧性微生物的代谢作用，使污泥中的有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终代谢物是C O 2、H 2O和热量，产生的大量热量使物料维持持续高温，以降低物料的含水率，并有效地去除了污泥中的病原体、寄生虫卵和杂草种子，使对污泥的处置达到减量化、稳定化、无害化、资源化的目的。

一个成功的案例是山东某公司用污泥制造堆肥项混合后的污泥称之为混合污泥。

污泥是造纸过程废水处理的终端产物，每生产1吨再生纸，就会产生150千克以上的污泥（绝干量），污泥数量是同等规模市政污水处理厂的5～10倍，且成分复杂，含水量高。

造纸污泥生物质含量丰富，有机物含量40％～50％，主要含有纤维素、半纤维素和木质素等高分子有机物以及填料、凝聚剂等，且不含重金属，是一种生物质资源。

我国造纸污泥的利用方式大致上分为制作建材、制堆肥、焚烧发电、填埋等。

1.2用造纸废渣和脱水污泥生产新型建筑材料我国的制砖行业正在经历淘汰回转窑、推广隧道窑的过程之中，而隧道窑结构更有利于烟气余热的利用，可以利用烟气干燥湿污泥，从而为提高污泥的掺比创造有利条件。

掺用污泥制砖的主要生产过程是：造纸废渣和污泥作为内燃料掺入页岩，经搅拌机混合均匀之后进行制砖。

在砖坯放入砖窑焙烧期间，再将一部分造纸废渣和污泥从窑顶放入窑内，替代煤炭燃烧，燃烧产生的灰渣再用于制砖，形成制砖生产的闭合循环链。

这样既节省了泥土，又节省了燃料煤。

我国的黏土制砖已经受到严格的限制，目前的普通唐志超，浙江华章科技有限公司副总经理、董事；致力于造纸新装备的技术开发，获得了多项发明专利和实用新型专利。

带领的团队完成了污泥半干化机、造纸机横向自动喷雾系统、压榨水分在线扫描系统、滤布在线质量检测系统、压榨化学增干节能光机电一体化技术等多项前沿技术的开发。

图1 污泥制砖现场特稿专讯7FEATURES 2010Sep ., 2010 Vol.31, No.18 China Pulp & Paper Industry目，生产车间见图2。

该项目应用自动控制工业化快速堆肥技术，对造纸污泥进行了无害化处理，实现了堆肥过程的温度、氧气等实时在线监测及计算机自动控制。

所生产的堆肥产品已在30多种作物上进行了种子发芽率等作物毒性试验和一系列大田应用试验，对堆肥的肥效和环境影响进行了评价，解决了产品用于粮食、蔬菜、园林、花卉等的配套技术。

产品还通过了国家化肥质量监督检验中心和山东省产品质量监督检验部门的检验，重金属和有害病菌含量远低于国家控制标准，产品质量全部符合国家标准。

污泥制肥工艺过程见图3。

但是，制约污泥制肥发展的因素也是显而易见的：(1）由于污泥的含水率高，高温堆肥往往需要加热，能耗成本较高。

(2）污泥堆肥属于低附加值产品，无法长途运输，限制了其销售范围。

(3）政府对有机肥的补贴仅局限于少数地区，并没有普遍实行。

污泥处置的环保补贴也没有形成全国性的法律规定。

(4）在南方富庶地区，农民多忙于务工经商，更倾向于使用肥效快的化肥。

(5）在丘陵地区，由于有机肥施用量大，田间施肥的运输费时费力，农民仍习惯性的选择化肥。

要解决这些问题，必须要从技术创新、政策导向和舆论宣传等方面多管齐下，才有可能根本转变现状。

1.4造纸污泥焚烧技术的现状和瓶颈焚烧法处理是把脱水预处理的污泥由双燃料动力锅炉或专门污泥燃烧锅炉焚烧。

我国污泥焚烧技术处于起步阶段，各种技术尝试和应用很多。

在这个领域，大量的开发工作集中在污泥干燥设备。

国产污泥干燥设备的选择余地较大，形成了不同系列的产品，比如烟道气回转干燥机、烟道气带式干燥机、蒸汽桨叶干燥机、油热桨叶干燥机等等。

总体上看，烟道气干燥技术因其运行成本较低而得到了更为广泛的应用。

虽然目前还未形成一个公认的最佳方案，但已经形成了如下共识：(1）造纸污泥含水率达到40%以下时，对锅炉的正常运行不会造成明显的干扰，该含水率下的造纸污泥湿基热值大约在3767～4186kJ/kg，基本能实现持燃而不需要添加辅助燃料。

(2）造纸污泥焚烧不会增加硫负荷，相反地由于污泥中存在着大量的碳酸钙填料，这些填料在焚烧过程中能起到一定的脱硫作用。

污泥焚烧面临的共性问题是：(1）运行成本高。

以含水率80%的污泥干燥到含水率40%为例，烟道气干燥成本约为80元/吨湿泥，蒸汽桨叶干燥成本约为120元/吨湿泥，油热桨叶干燥成本约为150元/吨湿泥。

与城市污泥的运作享受政府财政图4 污泥干化焚烧流程图3 污泥制肥工艺过程图2 污泥制肥车间FEATURES 82010第31卷第18期 2010年9月高压强脱水：最高泥面压强20MPa。

变容积脱水：滤饼压缩比为50%～400%。

自动进料和卸料。

造纸化学污泥深度脱水效果见图6。

污泥强力挤压脱水装置和效果见图7～图9。

2.3添加化学药剂的污泥深度脱水技术通过在80%含水率的污泥中添加调理药剂，改变污泥的脱水性能，实现污泥的深度脱水。

一般运行成本在80元/吨污泥（80%含水率）左右，脱水后的污泥含水率为40%左右。

由于药剂中大量使用了硫酸盐和卤盐，污泥后续处理比焚烧、堆肥等都将遇到严重障碍，所以这补贴不同，造纸企业的污泥治理成本须由污染企业自行承担，这在很多情况下成为污泥治理决策的经济障碍。

(2）二次污染问题。

污泥干燥的湿热废气需要经过除臭处理才能排放，增加了投资和运行成本，有的地方因污泥干燥废气泄露曾引起附近居民的强烈投诉。

(3）安全问题。

污泥中含有的挥发组分比较高，一旦遇到明火，容易发生爆炸事故。

虽然业内达成了半干化（含水率40%左右）焚烧的共识，但实际控制中往往很难避免污泥的局部过干燥或者过热，这需要在搅拌、自动化检测和安全控制设施方面加以改进。

污泥干化焚烧流程见图4。

2污泥的减量化企业家和科技工作者有着一个共同的诉求：降低运行成本，使污泥处理成为有利可图的项目。

为了实现这个目标，我国环保工作者一直在不懈努力，其中一个有效途径就是在污泥处理之前先进行污泥的减量化。

2.1连续式污泥深度脱水设备这种设备的特点是在带式脱水机的脱水辊下加装一条不锈钢板链带，利用不锈钢带提供高达150k g/c m的张力，将污泥从含水率80%干化到50%左右，2500m m 门幅的单机处理能力为200吨污泥（80%含水率），综合处理成本为14元/吨污泥（80%含水率）。

这种设备主要应用于化学污泥组分在15%以下的造纸初沉混合污泥。

该技术目前在山东太阳纸业运行良好。

污泥带式深度脱水机见图5。

2.2间歇式污泥深度脱水设备这种设备主要应用于较难脱水的化学和生化活性污泥，在不使用额外化学药剂的情况下，能将含水率80%的污泥半干化到含水率60%左右。

综合运行成本约为35元/吨污泥（80%含水率）。

该设备的主要特点是：图6 造纸化学污泥深度脱水效果图5 污泥带式深度脱水机图7 脱水前污泥图9 脱水后污泥图8 污泥强力挤压脱水装置7FEATURES 2010Sep ., 2010 Vol.31, No.18 China Pulp & Paper Industry速破碎、分散成松散的颗粒状，使其有充分的表面积和间隙孔与烟气换热而干化，使之成为较松散的成品泥粒。