“這水已經(jīng)等同于純凈水，對(duì)人體無(wú)害，解渴不成問(wèn)題。”
一邊說(shuō)著，羌強(qiáng)一邊用手捧起經(jīng)過(guò)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(jīng)步入初夏時(shí)節(jié)，但是在南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)能達(dá)水務(wù)公司超濾系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)，記者沒有聞到絲毫令人不快的異味，反而是管委會(huì)主任羌強(qiáng)的這個(gè)舉動(dòng)讓人大吃一驚。
就在3年前，開發(fā)區(qū)王子造紙公司的制漿廢水原計(jì)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(tǒng)漁場(chǎng)。管道工程一夜之間陷入輿論漩渦的中心，也讓這個(gè)投資百億的大項(xiàng)目變得命運(yùn)多舛。
而現(xiàn)在，眼前又黑又臭的造紙制漿廢水，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、膜過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶等工序，轉(zhuǎn)瞬就變成可以回收利用的中水、工業(yè)用鹽和干泥。不僅全過(guò)程實(shí)現(xiàn)零排放，而且中水還成了開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)搶手的香餑餑。這一切的幕后功臣，就是南京工業(yè)大學(xué)徐南平院士團(tuán)隊(duì)40多位科研人員以及他們所展現(xiàn)的神奇膜技術(shù)。
“慣例”背后的環(huán)保悖論
啟東，是地處萬(wàn)里長(zhǎng)江入海口北側(cè)的一個(gè)縣級(jí)市，這里三面環(huán)水，形似半島，水產(chǎn)豐富。
3年前，當(dāng)總投資19.8億美元、設(shè)計(jì)年產(chǎn)80萬(wàn)噸高檔紙、71.4萬(wàn)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(yè)為生的當(dāng)?shù)匕傩眨挥傻亻_始擔(dān)心造紙制漿廢水會(huì)影響生態(tài)和近海漁業(yè)養(yǎng)殖。
啟東民眾認(rèn)為，造紙廢水直排大海，污染環(huán)境、危及生態(tài)、破壞漁業(yè)資源。而在行業(yè)內(nèi)，造紙制漿廢水經(jīng)處理后直排大海是國(guó)際“慣例”，王子公司是世界第三、亞洲第一大造紙企業(yè)，在日本國(guó)內(nèi)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家，都采用同樣的工藝和處理方法。這是一場(chǎng)事關(guān)發(fā)展與保護(hù)、經(jīng)濟(jì)利益與生態(tài)效益之間的沖突。
“死棋”牽出的技術(shù)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(xiàng)目王子造紙制漿尾水無(wú)處排放，南通面臨可能超過(guò)100億元的巨額違約賠償，經(jīng)濟(jì)上、外交上的負(fù)面連鎖反應(yīng)難以估量；
——就地處理，國(guó)內(nèi)外都沒有造紙制漿廢水“零排放”先例可循，有專家論證，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，要實(shí)現(xiàn)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(cái)政難以為繼。
“制漿尾水零排放，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外業(yè)界普遍認(rèn)為不可能。”項(xiàng)目實(shí)施人、南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所楊剛教授說(shuō)。
記者采訪獲悉，造紙制漿廢水處理有三大技術(shù)障礙無(wú)法逾越：一是成分復(fù)雜，有300—600種物質(zhì)，特別是含有大量的膠體物質(zhì)、木質(zhì)素、短纖維等，極易造成納米級(jí)的過(guò)濾膜污染堵塞，3個(gè)月必須更換，成本極高；二是含有高濃度的有機(jī)物，使得脫水不徹底，副產(chǎn)鹽無(wú)法結(jié)晶；三是預(yù)處理過(guò)程中的臭氣難以控制，影響環(huán)境。
關(guān)鍵時(shí)刻，時(shí)任江蘇省省長(zhǎng)助理兼科技廳廳長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士、中國(guó)膜科學(xué)973項(xiàng)目首席科學(xué)家的徐南平主動(dòng)請(qǐng)纓，帶領(lǐng)南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)研究所的40多位研發(fā)人員，接下了造紙制漿廢水“零排放”的世界性技術(shù)難題。
他們將要完成的任務(wù)是，全天候、24小時(shí)無(wú)條件運(yùn)行，將制漿廢水變成可回收利用的中水、工業(yè)用鹽及干泥，實(shí)現(xiàn)廢水全量回收利用。
此時(shí)，基本沒有專門留給他們的科研攻關(guān)時(shí)間。
“膜法”制勝的創(chuàng)新豐碑
“要實(shí)現(xiàn)‘零排放’，科學(xué)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(fù)雜，水質(zhì)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(biāo)，僅從每次提供的水質(zhì)參數(shù)上看，一次比一次惡劣。
“我們沒有任何退路，只能背水一戰(zhàn)！”徐南平院士告訴記者。為了盡快獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將日本原廠的廢水空運(yùn)到南通進(jìn)行研究。
在對(duì)水樣多次科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了成套設(shè)計(jì)工藝。
這套裝置的工藝分別為預(yù)處理、膜集成和蒸發(fā)結(jié)晶3個(gè)流程，每個(gè)流程都包含著諸多復(fù)雜技術(shù)與工藝，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。如預(yù)處理中，科研人員采用生物膜降解技術(shù)，不僅可將臭味去除，還有效解決了過(guò)濾膜的污染堵塞難題。
“這是國(guó)際上目前最為先進(jìn)合理的工藝。”楊剛說(shuō)。
膜集成是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占到處理水量的90％多。通過(guò)膜材料這個(gè)特殊的“篩子”，將大部分好水過(guò)濾出來(lái)，是實(shí)現(xiàn)零排放的重要保障。
最終，南京工業(yè)大學(xué)研究人員精心設(shè)計(jì)出的膜集成環(huán)節(jié)過(guò)濾出的純水，水質(zhì)指標(biāo)COD小于3，電導(dǎo)率小于150，比自來(lái)水都好。
此時(shí)，幾萬(wàn)噸廢水中還剩下幾百噸高鹽水需要處理。如何讓鹽分結(jié)晶，順利提取出來(lái)，做到既有效又節(jié)能，是整個(gè)工藝的最后一道工序。但國(guó)內(nèi)外沒有可供參考的案例。某國(guó)外造紙企業(yè)采用了蒸發(fā)技術(shù)，但最終出來(lái)的都是糊狀物，鹽分根本提取不出。
為此，研究人員采取了機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，結(jié)合恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)水條件和過(guò)程條件控制，實(shí)現(xiàn)了有效結(jié)晶。前來(lái)采購(gòu)的精細(xì)化工廠都不敢相信，這白花花的工業(yè)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(shí)惠又安全的材料。
3個(gè)月完成設(shè)計(jì)，6個(gè)月完成建設(shè)與安裝，一年實(shí)現(xiàn)試運(yùn)營(yíng)。在王子公司制漿生產(chǎn)線建成投產(chǎn)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(xié)議。
看似“天方夜譚”的世界級(jí)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(jīng)在南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)“能達(dá)水務(wù)有限公司”順利運(yùn)行一年多。
開發(fā)區(qū)環(huán)保局局長(zhǎng)王朝輝表示，能達(dá)公司是中水回用工程的實(shí)施主體，制漿廢水日處理能力設(shè)計(jì)峰值達(dá)4萬(wàn)噸，平均值3.65萬(wàn)噸，王子公司日產(chǎn)制漿廢水3.2萬(wàn)—3.6萬(wàn)噸，全部在這里集中處理。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，處理后產(chǎn)生的中水水質(zhì)良好，主要水質(zhì)指標(biāo)如COD、濁度、硬度、pH值等，均優(yōu)于長(zhǎng)江水甚至自來(lái)水。
經(jīng)測(cè)算，目前每噸中水運(yùn)行成本約為5元，售價(jià)為2元，地方財(cái)政只需要補(bǔ)貼運(yùn)行成本3元。與排海管道工程相比，建設(shè)資金和運(yùn)行費(fèi)用都有顯著降低。經(jīng)過(guò)適應(yīng)性運(yùn)行后，將有可能進(jìn)一步降低運(yùn)行成本。
由于售價(jià)低、水質(zhì)好，這些回用中水已經(jīng)成為開發(fā)區(qū)內(nèi)企業(yè)爭(zhēng)搶的香餑餑，僅王子公司每天就引中水1.2萬(wàn)噸用于造紙，江山農(nóng)化每天也使用5000噸，用于鍋爐補(bǔ)充水或循環(huán)冷卻水。園區(qū)每年因此可節(jié)水2000萬(wàn)噸，并減少向水體排放COD、BOD分別為1500噸和400噸。一項(xiàng)技術(shù)便釋放出大量的環(huán)境容量指標(biāo)，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展“騰出”巨大空間。
相關(guān)專家表示，包括造紙行業(yè)在內(nèi)的一批工業(yè)項(xiàng)目，盡管是達(dá)標(biāo)排放，但對(duì)水環(huán)境的傷害仍然不小，長(zhǎng)此以往必然會(huì)造成水體不堪重負(fù)。
“中水回用工程具有很大的科技推廣價(jià)值。”徐南平表示，這次成功實(shí)踐，讓他們有信心解決幾乎所有工業(yè)廢水的處理問(wèn)題。只要科學(xué)分析相關(guān)工業(yè)廢水的成分，有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)膜材料集成，均可實(shí)現(xiàn)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(jìn)行推廣，這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)中國(guó)乃至世界的水資源保護(hù)、水環(huán)境治理發(fā)揮不可估量的作用。
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