秸秆清洁制浆与三废利用及水污染控制技术
张希良
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张希良,. 秸秆清洁制浆与三废利用及水污染控制技术[J]. 水资源科学研究,2024.1. DOI:10.12721/ccn.2024.157003.
摘要:
秸秆清洁制浆技术及其三废利用与水污染控制为纸张生产行业提供了一种环保、可持续的原料处理方案,通过对秸秆清洁制浆工艺的探讨以及三废处理技术的分析,阐述了在减少环境影响的同时,如何提高生产效率和产品质量,通过优化制浆工艺,结合有效的三废处理措施可以显著降低水污染,实现生产过程的绿色转型。
关键词: 秸秆制浆三废利用水污染控制环保技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157003
基金资助:

引言:

秸秆作为一种丰富的生物质资源,在纸张生产领域的应用逐渐受到重视,传统的秸秆制浆工艺不仅消耗大量能源,还会产生大量废水、废气和固体废物,造成严重的环境污染,因此开发一种环保、高效的秸秆清洁制浆技术以及有效的三废利用与水污染控制策略成为该领域研究的热点。

一、秸秆清洁制浆技术

(一)清洁制浆工艺优化

秸秆清洁制浆技术的创新发展,着眼于传统工艺的环境和效率痛点,采取了多元化的改进措施以降低对环境的负担并提升资源的有效利用,核心改进之一是预处理工艺的优化,特别是蒸汽爆破技术的应用,这一技术通过高温高压蒸汽的作用,迅速穿透秸秆细胞壁,有效地使其纤维结构松散,大幅度提升后续化学制浆阶段的效率及纤维素提取率,同时生物酶处理方法以其环境友好性和温和性成为预处理的另一亮点,通过特定酶的作用直接分解秸秆中的木质素和纤维素,极大减少了对有害化学物质的依赖和使用量,进入化学制浆阶段,通过精细化管理和控制碱液及其他化学添加剂的使用,不仅进一步提升了纸浆质量,还显著降低了废水和废气排放,有效减轻了生产过程对环境的影响,这些优化措施不仅体现了对环境保护的高度责任感,也显著提高了制浆过程的资源利用效率和经济效益,共同推动了秸秆清洁制浆技术向更加绿色、高效、可持续的方向发展。

(二)能源回收与循环利用

在秸秆清洁制浆技术的实施过程中对秸秆内在的生物质能量的利用成为了推动能源可持续性的一个重要环节,该技术不仅将秸秆作为生产纸浆的主要原料,更在能源循环利用方面发挥了重要作用,特别是热能回收技术的应用,如余热利用和生物质气化,这两种技术成为能源回收过程中的核心,余热利用技术有效回收了制浆过程中产生的高温废气和废热,这些被回收的能量用于生产过程中的蒸汽生成或工艺水加热,显著降低了生产对外部能源的需求,同时提高了能源使用效率,另一方面生物质气化技术通过将秸秆残留物转化为合成气等可用能源,不仅解决了固体废弃物的处理问题,还为工艺流程提供了一种环保的可再生能源,进一步减少了化石燃料的依赖,这些技术的集成应用,不仅实现了工业生产中能源的高效回收与循环利用也促进了生产过程的绿色转型,通过这种方式,秸秆清洁制浆技术为制浆行业提供了一个既环保又经济的能源管理新模式,为行业的可持续发展奠定了坚实的基础,同时也为其他工业领域提供了能源管理与环境保护相结合的可行方案。

二、三废利用策略

(一)废水处理与回用

在秸秆清洁制浆过程中产生的废水处理是实现环保和可持续发展的关键环节,尤其是当废水中含有大量的有机物质和悬浮固体时,其直接排放无疑会对环境造成极大的污染压力,为了有效应对这一挑战,采用了一系列综合性的废水处理技术旨在通过多级处理过程彻底净化废水,从而达到环保排放甚至回用的标准,这些处理技术按照处理深度可分为初级的物理处理、中级的化学处理以及高级的生物处理,物理处理阶段主要通过沉淀和过滤等手段,有效移除废水中的悬浮固体和部分大颗粒有机物为后续的化学和生物处理打下基础,化学处理环节,则是通过向废水中加入特定的化学药剂,如絮凝剂和氧化剂等,进一步去除废水中的溶解性有机物、颜色和部分重金属,提高废水的透明度和净化程度,最后在生物处理阶段,利用特定微生物的生物化学作用,高效降解剩余的有机污染物,将其转化为水和二氧化碳等无害物质,从而大幅提升废水的质量,通过这一连串精心设计的处理流程,不仅极大地提升了废水的处理效率和净化质量,还使得经过处理的废水能够达到再利用的标准,这样就能将经过深度净化的废水重新引入到工业生产中,用作工艺水或冷却水等有效减少对新鲜水资源的依赖和消耗,这种循环利用和可持续管理的模式,不仅体现了环保的理念也展示了现代工业在实现生态平衡和资源高效利用方面的创新进步。

(二)废气净化与资源化

在秸秆清洁制浆过程中处理废气排放问题是确保环境保护和实现工业生产可持续发展的关键一环,制浆过程中不可避免地会产生包括硫化物、氮氧化物在内的有害气体,这些气体若未经过有效处理直接排放至大气中,不仅会对空气质量造成严重影响,还可能对人体健康和生态系统造成不可逆的伤害,因此采用高效的废气捕集与净化技术成为必要措施,通过安装先进的净化装置,如活性炭吸附塔、洗涤塔和催化燃烧装置可以有效地捕集和分解这些有害气体,将其转化为无害或较低害的物质,从而大幅降低工业排放对环境的影响,除了去除有害成分之外,废气中的二氧化碳等气体也被视为有价值的资源进行回收和再利用,转变传统的排放处理模式,例如捕集的二氧化碳可以用于促进藻类等光合作用生物的生长,不仅有效减少了温室气体的排放还能增产生物质资源,如生物燃料、生物塑料等,为生物能源和绿色材料的生产提供原料,这种废气资源化利用策略,不仅缓解了环境压力,同时也开辟了新的商业价值链,推动了生物经济和循环经济的发展,通过这些综合措施,秸秆清洁制浆工艺不仅实现了对废气排放的有效控制,还促进了废弃物资源化利用,展现了工业生产向绿色、低碳、循环的转型,这种环境友好型的生产方式为纸浆及相关产业的可持续发展提供了实践模式和技术路径,有力地支撑了环境保护和经济增长的双重目标。

三、水污染控制技术

(一)污染物质检测与监控

在水污染控制领域,污染物质的检测与监控技术发挥着至关重要的作用,这一过程不仅涉及到对水质变化的实时监测,还包括对处理效果的即时评估,从而确保水处理措施的有效性和及时性,随着科技的进步,物联网(IoT)和大数据分析技术在此领域的应用日益广泛,它们能够提供精确、连续的监控数据,支持决策制定和过程优化,物联网技术通过在关键节点部署传感器,实现对水体中各种污染指标的连续自动监测,如pH值、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮物及重金属含量等这些数据通过网络实时传输至监控中心,通过大数据分析技术对收集到的信息进行深入分析,识别污染趋势,预测潜在的环境风险,从而指导水处理设施的运营和调整,例如通过数据分析得出的污染物浓度突增信息,可以及时调整处理工艺或增加处理剂量确保水质的稳定达标,这种高度自动化和智能化的监控系统,大大提高了水污染控制的效率和准确性为实现更加精细化的水质管理提供了技术支持。

(二)生态修复技术的应用

生态修复技术是水污染控制中一种重要的补充手段,通过模仿自然界的净化机制,实现水体的自我恢复和净化,其中人工湿地和生态沟渠是两种常见的生态修复技术,它们通过利用植物、微生物和沉积介质的自然过滤、吸附和生物降解作用,有效去除水中的有机物、氮、磷等污染物,同时提供了生物多样性保护的自然栖息地,人工湿地是通过人为构建的,模拟自然湿地的水质净化功能,它通过水生植物根系及其周围微生物的共同作用,能有效去除水体中的悬浮物、有机污染物和营养盐,同时湿地系统的构建还为许多水生动植物提供了栖息地,促进了生物多样性的恢复,生态沟渠则利用沟渠中的水生植物、微生物和底质材料对流经的水体进行净化处理,这种方法简单易行、成本低,特别适合于农村地区和小型工业区的水质改善,通过应用这些生态修复技术,不仅可以实现废水的深度净化,还能促进生态系统的恢复和维护,实现工业活动与自然环境的和谐共存,这种以自然为基础的解决方案为水污染控制提供了一种可持续、环境友好的新途径,有助于构建人与自然和谐共生的生态文明社会。

结束语:

通过秸秆清洁制浆技术的优化,结合高效的三废处理和水污染控制措施,不仅能够显著降低纸张生产对环境的影响,还能提高生产效率和产品质量,未来随着环保技术的不断进步和应用,秸秆等生物质资源的利用将在实现绿色、可持续发展方面发挥更加重要的作用。

参考文献

[1]闫莹莹,张潇,王志龙等.清洁制浆技术及废液回收的研究进展[J].黑龙江造纸,2021,49(02):21-24.

[2]李洪岭,周恒民,尹丽华等.秸秆清洁制浆造纸废水处理工艺研究[J].中华纸业,2018,39(14):12-16.

[3]张建忠.秸秆清洁制浆与三废利用及水污染控制技术[C]//“十三五”水污染治理实用技术.河南新绿环境研发有限公司;,2017:4.

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