“水十条”重点行业清洁化改造技术解读

“水十条”重点行业清洁化改造技术解读

生态环境部  发布于 2018-07-16  

造纸企业无元素氯漂白解决了什么问题

“水十条”要求造纸行业完成无元素氯漂白工艺改造。那么，无元素氯漂白解决了什么问题？

一堆木材、竹子，甚至是稻草、甘蔗渣，通过现代造纸术，就能变成一张张洁白的纸。要得到这样纯净、雪白的纸，造纸厂就需要对纸浆进行漂白，较为落后的元素氯漂白技术会产生二噁英、可吸附有机卤素（AOX）等有毒有害的物质，虽然短时间内产生的量很少，然而由于这些物质很难被降解，排入环境后，会一直积累，最终可能通过种种渠道进入人体，对人体健康产生危害。

为了控制漂白过程中有毒有害物质的产生，造纸企业纷纷响应“水十条”的要求，将元素氯漂白工艺改造成为无元素氯工艺，在为人们提供洁白的纸张的同时，还减少了污染物的排放，严格控制了环境风险。

（作者:白璐 文君 徐驰 中国环境科学研究院工程设计研究中心）

钢铁企业焦炉熄焦为何要由“湿”变“干”

焦炭是钢铁企业高炉炼铁重要的原料，是煤在焦炉中炼制的产物。炼制得到赤热焦炭需要在熄焦炉中冷却，传统冷却方式为湿熄焦（用水喷淋）。“水十条”要求钢铁企业焦炉完成干熄焦技术改造。那么，钢铁企业焦炉为什么要进行干熄焦改造，干熄焦技术改造又能给钢铁焦化企业带来哪些变化？

湿熄焦即用水喷淋对赤热焦炭进行冷却。通常，企业在湿熄焦过程中为了降低新鲜水耗而采用焦化废水喷淋，致使焦化废水中的酚、氰和多环芳烃等有毒有害物质释放到空气中，造成严重的大气污染。同时湿熄焦过程也伴随着热量的大量散失，且获得的焦炭质量不高。

干熄焦是目前钢铁企业焦炉广泛应用且成熟的熄焦技术，是用冷惰性气体（通常为氮气）对赤热焦炭进行冷却。干熄焦不仅避免了湿熄焦带来的大气污染问题，同时回收了赤热焦炭中的热量（回收1吨赤热焦炭中的热量可产0.5吨高压蒸汽，发电100 kWh），且提高了焦炭质量，环保、节能、经济效益明显。

综合来看，干熄焦技术改造不仅减少污染物排放，同时节约能源消耗，还可提高焦炭产品质量，是环境效益、节能效益和经济效益三赢的举措，也是提高企业竞争力的必由之路。

（作者:王建兵 侯嫔 王春荣 中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院）

氮肥生产，可以沃土，不可肥水

氮肥是作物生长不可或缺的营养物质，施用氮肥不仅能提高农产品的产量，还能提高农产品的质量。而在《水污染防治行动计划》（国发〔2015〕17号）（简称“水十条”）中要求氮肥行业尿素生产完成工艺冷凝液水解解吸技术改造。那么，氮肥行业尿素生产为什么要进行水解解吸技术改造，水解解吸技术又能给氮肥行业尿素生产带来什么呢？

尿素生产是用氨和二氧化碳反应合成尿素（溶液），蒸发后形成尿素颗粒。由于氨和二氧化碳难以完全反应，尿素溶液蒸发时未反应的氨和二氧化碳以及少量的合成尿素会进入蒸汽，进而随蒸汽冷却进入冷凝液，致使冷凝液中氨氮、尿素浓度极高。若直接处理或排放，会带来严重的处理压力和环境污染，并造成氨氮、尿素的失损。

水解解吸技术是目前解决上述问题成熟有效的技术。其中：水解是将冷凝液加热加压，使尿素水解为氨和二氧化碳；解吸是将冷凝液加热，使氨和二氧化碳释放出来，从而被回收利用。

水解解吸不仅回收了氨和二氧化碳，还减轻了后续废水处理的负担，经济和环境效益显著。以年产50万吨尿素的氮肥企业为例：冷凝液处理量约为20万吨，水解解吸设备一次性投入为2000万元，蒸汽和电能消耗为2500万元/年；年回收氨15000吨，折合收益4200万元/年；减少废水处理费用400万元。因此应用水解解吸技术改造后，年收益约为2100万元，一年即可收回投资成本。

综合来看，水解解吸技术是经济效益和环境效益双赢的举措，更是提高企业竞争力的必由之路。

（作者:赵淑霞 北京市环境保护科学研究院;章丽萍 中国矿业大学（北京）;曹占高 中国氮肥工业协会）

制药行业—经济、环境双赢的绿色酶法

化学合成法和生物发酵法是制药行业（原料药制造）采用最为广泛、普遍的传统药剂制造方法。“水十条”要求制药行业（抗生素、维生素）完成绿色酶法的清洁化改造。那么，绿色酶法是什么？它相对于传统药剂制造方法有哪些优势呢？

酶法合成技术始于上世纪六七十年代，如今它已广泛的应用于轻工、化工、食品和环保等众多领域。绿色酶法则是酶法合成技术在工业清洁生产中的一个重要发展方向。目前，绿色酶法已成熟地应用于制药行业（抗生素、维生素）生产中。

相对于传统药剂制造方法，绿色酶法的优势主要为：一是将多步合成简化为一步合成，省略结晶、烘干等步骤，简化了工艺流程；二是催化效率高且引导药物定向合成，大幅提高了生产效率和产品纯度；三是工艺流程简化和药物定向合成减少了污水和副产危险废物的产生量。以青霉素半合成技术为例：传统生产技术首先要把菌株发酵得来的母液制成青霉素Ｇ钾盐或者钠盐，再经过结晶、烘干、研磨等步骤处理成粉，然加入不同的侧链合成耐酸、耐酶、广谱、抗绿脓杆菌广谱等四类半合成青霉素。然而，酶法技术则是通过青霉素发酵母液直接裂解，在酶的作用下定向合成半合成青霉素，在整个生产过程中不需要生成青霉素工业盐，过程污水和副产危险废物的产生量也得到大大降低。

综合来看，采用绿色酶法不仅精简了工艺、提高了生产效率和产品纯度，还减少了制药过程中污水和副产危险废物的产生量，降低了环境成本。因此，在制药行业（抗生素、维生素）采用绿色酶法是非常值得选择。

（作者:曾萍 中国环境科学研究院水环境研究所;郑祥 中国人民大学;耿金菊 南京大学）

印染行业—低排水染整工艺

印染行业是纺织工业重要的组成部分，是纺织品服装生产链中产品深加工，提升品质、功能和价值的重要环节，是高附加值服装、家用纺织品和高技术纺织品等产业的重要技术支撑。

印染是以水为介质的化学和物理加工过程，包括退浆、煮练、漂白、丝光、染色、印花和后整理等多道工序。在加工过程中，由于染料、助剂等化学品的添加和排放，纺织品经不断交替的干湿处理，使得印染行业成为纺织产业链中水资源消耗和废水排放的主要环节。根据2015年环境统计数据，在调查统计的41个工业行业中，纺织工业废水排放量18.4亿吨，位列全国各工业行业废水排放量的第三位；化学需氧量排放量20.6万吨，居第四位；氨氮排放量1.5万吨，居第四位。印染行业废水排放量约占纺织工业废水排放量的70%，是我国在水污染物减排、排放总量控制、清洁生产以及产业结构调整等方面严格把控的重点行业之一。

“水十条”要求印染行业实施低排水染整工艺改造。低排水染整工艺是指在染整加工过程中应用无水、少水染整技术和设备，在保证产品质量的同时，减少水资源的消耗和污染物的排放。具有减排效果的前处理、染色、印花和后整理技术以及水回收利用技术都属于低排水染整工艺。经过多年的发展，印染行业低排水染整工艺取得了很大进展。高效退煮漂短流程、生物酶前处理、冷轧堆前处理、针织物连续平幅前处理等前处理加工技术节水10%-40%、减少化学需氧量排放10%以上；冷轧堆染色、小浴比染色、低盐低碱染色、退染一浴法染色等染色工艺技术节水15%-30%、减少化学需氧量排放30%左右；转移印花、涂料印花等印花技术节水50%以上、减少化学需氧量排放30%左右。这些先进适用技术为印染行业实施低排水工艺改造提供了技术支撑。

党的十九大把生态文明建设和生态环境保护提升到前所未有的战略高度，“水十条”对印染行业绿色转型发展提出了更新更高的要求，对企业加强减排新技术的研发利用是一个有力的促进。实施低排水染整工艺改造具有明显的社会效益和环境效益，对提升印染行业清洁生产水平、实现行业转型升级和可持续发展发挥重要的作用。

（作者：丁思佳 张怀东 中国印染行业协会）

制革行业—铬减量化和封闭循环利用技术

“水十条”要求制革行业实施铬减量化和封闭循环利用技术改造。那么什么是铬减量化和封闭循环利用技术？它又能给制革行业带来什么改变？

鞣制是制革过程最重要的工序，目前应用最广泛的鞣制工艺为铬鞣。传统的铬鞣工艺，铬的利用率仅为60%-70%，其余的铬最终随污水或污泥进入外环境，给人类健康造成严重的威胁（六价铬能致畸、致癌变，引起皮疹、浮肿、鼻黏膜溃疡等疾病）。降低甚至消除制革过程的铬污染，势在必行。

铬减量化和封闭循环利用技术的目的就在于降低制革过程的铬污染。铬减量化技术指运用无铬鞣制工艺或者减量化铬鞣技术，实现铬污染的消除或减轻。主要包括：少铬鞣制技术、高吸收铬鞣技术。其中：少铬鞣制技术指通过在铬鞣体系中引入其它无机/有机鞣剂或采用复合鞣革等技术，保证产品质量同时减少铬鞣剂用量；高吸收铬鞣技术是指通过采用铬鞣助剂或新型鞣剂等，使铬的吸收率最大限度地接近100%，降低铬的排放。封闭循环利用技术指通过工艺调整，使得鞣制工段中的废水充分循环利用，既节约用水又减少含铬废水的产生和排放。

因此，实施铬减量化和封闭循环利用技术改造是制革行业降低甚至消除制革过程铬污染的重要手段，也是制革行业减少铬排放的必由之路，对制革行业意义重大。

（作者:方刚 郭亚静 刘菁钧 中国环境科学研究院生态环境部清洁生产中心）