JN江南体育院士说六五特稿 《环境保护》杂志对话王双飞院士：我国造纸工业的绿色高质量发展《环境保护》杂志：造纸业属于重污染行业，非常耗水、耗能，其产生的废水通常含有高浓度的有机物、悬浮物、毒性化学品和颜料等。造纸业还会产生大量的二氧化碳等废气，以及造成固体废物和噪声等污染。您长期从事浆造纸工程研究，建设美丽中国意味着处理好高质量发展和高水平保护的关系，您认为应当如何利用先进技术及工艺解决造纸业的污染问题？
王双飞院士：我国社会的快速发展导致浆纸的需求仍在增长，造纸行业产能持续爬坡。过去的20多年，我国造纸工业通过合资合作及引进国际先进生产装备，大幅提升了整体技术装备水平。例如，我国造纸企业拥有世界上单机生产规模最大的制浆造纸设备，以及全球最快的车速纸机、全球单机产能最大的漂白化学热磨机械浆（BCTMP）生产线。深度脱木素制浆、无元素氯/全无氯（ECF/TCF）漂白、夹网成型、靴式压榨、在线监测与智能控制等先进工艺技术使我国造纸企业的生产效率和产品质量均得到显著提升，竞争力也由此增强。大批先进设备在国内安装投产，我国制浆造纸技术装备落后的面貌得到彻底改观，国产化水平不断提高，其造成的污染、能耗和水耗也得以显著降低。近年来，我国造纸工业的整体能耗水平明显改善，能源消费总量和能耗强度不断降低。
通过应用具有全球领先水平的技术和装备，如多燃料多流程循环流化床清洁高效燃烧关键技术、基于生物质气化的区域低碳供能技术、深度污水处理技术、高效二氧化氯漂白技术、高效节能真空装置及技术、低消耗蒸煮技术及装备、高浓清洁漂白技术与装备等，制浆造纸行业已可以比较好地解决环保问题。目前，我国造纸行业的清洁生产水平不断提升，执行的废水排放标准有部分指标要求超越了欧美国家。国内制浆造纸企业废水基本已采用“一级物化＋二级生化＋深度处理”工艺进行处理，处理后废水的各项指标基本符合《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB 3544—2008）的排放要求。
我国现行造纸废水排放标准中新建制浆造纸企业废水排放的生化需氧量（BOD5）限值已低至10～20mg/L，化学需氧量（CODCr）排放限值则达到50～80mg/L，领先于国际先进水平。我国山东、浙江等地实际执行的区域排放标准要求将CODCr控制在40mg/L以下，已比世界各国的同类排放标准更严格。在此基础上，收紧相关排放标准对削减污染物排放总量的边际效益递减，会导致环保投资高、运行成本高，并且造纸废水过度处理导致电能与化学品消耗量激增，有悖于节能降碳的发展目标。
在环境容量限制条件下，实现造纸行业产能扩增与节能减排的必由之路是提升水效、降低单位产品水耗、减少单位产品污染物排放当量。制浆包括备料、蒸煮、洗浆、漂白等环节，造纸过程工艺水则应用于散浆、除杂、打浆、抄造等环节，各工艺段对于水质的要求存在差异，常见控制指标包括碳酸钙硬度、电导率、悬浮物、有机物浓度、氯离子、铁离子、菌落总数等指标。造纸行业可采用“梯级排水，分段回用，分质供水，循环除盐”的工艺，将全系统各单元的排水统筹利用，按水质、水量需求实施分质、分量供水，严格控制供水系统取水量与废水系统外排量。在继续执行现行严格的排放标准的前提下，有望实现增产不增污。
《环境保护》杂志：近年来，广西积极开展生态文明示范创建工作，不断拓宽绿水青山转化为金山银山的路径。您认为造纸业应该从哪些方面进行优化升级以促进这一进程？需要把握好哪些关键环节？您所从事的研究如何与这些环节相结合？
王双飞院士：广西轻工纺织产业集群发展“十四五”规划提出，到2025年，力争全自治区现代造纸产业产值超500亿元，持续打造全国最大的现代造纸产业基地。遵循“绿水青山就是金山银山”的理念，广西造纸行业要想利用有限的环境容量创造更多的发展空间，则需要把握好以下3个环节：
（1）从总量控制和强度控制两方面入手，进一步开展水污染物减排工作。一方面，严格控制造纸行业水污染物排放总量不得超过总量控制指标，提高企业的水循环利用率；另一方面，从造纸工艺流程入手，推进清洁生产，从前端减少污染物的产生，降低污染物的排放强度。
（2）加快中、小型造纸企业的转型升级，优化产业结构JN江南体育，进一步提升造纸产业聚集度，加强对造纸行业中、小型企业造纸工艺、设备及生产管理水平的提升，引导中、小型企业向生产环保型、高附加值、功能性优质产品转型。
（3）加快推进南宁市、柳州市和贵港市等造纸传统大市造纸行业及部分排放强度较高的企业的技术改造升级，完善基础设施建设，加强企业工业水污染治理，通过降低排放强度，在有限的环境容量范围内创造更高的经济价值。
广西大学清洁化制浆造纸与污染控制（以下简称“制浆与污染控制”）团队一直致力于制浆造纸清洁生产与末端治理方面的研究。一方面，针对我国造纸行业发展面临的“卡脖子”问题，开展清洁漂白、废水处理等关键技术装备研发；另一方面，围绕造纸绿色发展需要的引领性技术，开展全流程的水资源化梯级利用、纤维材料功能化与资源高质化利用等的基础理论研究。
针对纸浆清洁漂白的核心技术长期被国外企业垄断、严重影响我国造纸行业健康发展的“卡脖子”难题，我带领制浆与污染控制团队自主创新了大型二氧化氯制备与纸浆清洁漂白关键技术装备体系，形成了单套产能3～230t/d的二氧化氯制备系统及高效二氧化氯漂白系统，可满足10万～500万t/a产能制浆企业的需求。该研究成果于2009年开始推广应用，2012年首次实现了我国二氧化氯制备成套技术出口海外，已为中国、美国、加拿大、印尼、印度、越南等9个国家的44家企业提供了48套二氧化氯漂白生产线，打破了国外企业的长期垄断，已成为国际上清洁漂白的主流技术JN江南体育，市场占有率超过80%。在世界漂白化学浆产能最大、技术最先进的APP集团旗下企业，该技术实现7套应用，APP评价该技术“在二氧化氯制备行业具有很强的技术优势”。该研究成果解决了我国制浆造纸清洁漂白的“卡脖子”技术难题，有力地推动了我国纸浆漂白技术的跨越式发展，获2019年度国家技术发明二等奖。在此基础上，团队继续围绕漂白过程中有害物质的生成机制、二氧化氯制备机理开展研究，已在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）等高水平期刊上发表论文30多篇，其中3篇入选基本科学指标数据库（ESI）热点论文。
针对轻工行业废水污染物浓度、生化降解的世界性难题，我带领制浆与污染控制团队研发了轻工典型废水高效处理与资源化利用关键技术装备体系，打破国外公司垄断，已在俄罗斯、白俄罗斯、玻利维亚、缅甸等国的200多家企业推广应用，系列成果获得2016年度国家科技进步二等奖。以此为基础，团队围绕废纸制浆废水中杂质引发厌氧颗粒污泥钙化失活、降低水回用效率的行业性难题，自主创新了厌氧处理颗粒污泥钙化抑制技术与装备，大幅提高了废水回用率，解决了废纸制浆行业的瓶颈问题。目前，该技术装备已应用于玖龙纸业集团等国内外70多家大型造纸企业，为我国废纸制浆清洁化和循环经济发展作出了重要贡献。
围绕造纸绿色低碳高质量发展急需的自主化核心技术装备，我带领团队承担了国家重点研发计划“生物造纸技术及产业示范”，实现了本学科承担国家级重点项目的新突破。该项目以废水“近零”排放为目标，开发制浆造纸废水梯级再生技术装备，制定造纸废水再生利用标准，通过构建造纸废水梯级再生—分质利用技术装备体系，实现“增产不增污”。目前，项目已在APP集团实现造纸废水近零排放产业化示范，削减排水量过75%，为促进行业科技进步和产业结构优化升级、落实生态文明建设战略提供了技术支撑。
《环境保护》杂志：您曾在多家国内外高等教育和研究机构从事科研工作。发达国家造纸业先进技术对我国有哪些启示？我国还有哪些差距？今后应重点加强哪些方面的工作？
王双飞院士：国外造纸工业的发达除了与较早的工业化、在造纸基础研究投入和实践方面积淀的丰富经验以及完善的加工制造产业链有关之外，给我最大的感受是对技术创新的重视，如美国、德国、芬兰等国在造纸科技组织机构和投入方面均体现对创新的重视。其次，这些国家注重创新的市场导向，突出以企业为主的产学研结合，这在推动造纸领域的科技成果转化和产业化方面起到极为重要的作用。再次，强化创新基础条件平台，即国家基础研究设施的建设，如芬兰技术研究中心（VTT）、瑞典林产研究所（STFI）等。很多先进的造纸技术都是在这些国家研究中心进行研究、中试，并最终推向市场。最后，高等教育为造纸工业技术创新提供了基础的人力资源保障，造纸企业为吸纳创新人才所提供的基础待遇比较好，企业对技术创新的鼓励也促进了先进造纸技术的开发。我想，以上经验对我国的造纸工业，特别是其技术创新方面还是有很大启示的。
在造纸技术装备水平方面，随着国内造纸工业的快速发展及先进造纸装备与技术的引进、消化和再吸收，造纸装备企业的规模、技术进步、产品水平、制造能力等都产生了明显的变化，显著缩小了与国际先进造纸装备企业之间的差距，其中部分适合我国国情的非木纤维制浆技术和装备已具有国际先进水平，国产中等规模浆纸成套生产线装备的国内市场占有率明显提高，已初步显示了可与国际跨国公司竞争的比较优势。在纸张产品结构方面，国内基本上已形成完备的包装用纸、文化用纸、生活用纸和特种用纸生产体系，通过近几年的调整发展、优化创新，涌现出一批具有特色的特种纸加工企业，在国内的特种纸市场上有较强的竞争力，其部分产品已经开始出口。尽管如此，我国大型、先进的制浆造纸装备主要还是依靠进口；在设备的大型化、高速化、自动化和高效节能、状态自动监诊等方面，我国与国外相比仍存在较大差距；整机或成套生产线供应能力仍显不足，致使有的产品存在性能不稳定、能耗和材料消耗较大、可靠性不高等问题。在高端特种用纸的开发、生产领域，我国仍滞后于美国、日本和欧洲国家，从整体上讲与国外的先进水平有很大差距。
我国造纸工业面临的主要问题仍然是资源、结构、环境和成本增效等问题。相应的，为保障行业的绿色可持续发展，今后应重点加强的方面一是大力推进林浆纸一体化建设，保障生产原料供应，同时合理开发和利用非木材植物纤维资源；二是提升生产过程的低碳化水平，优化工艺流程，提升装备的自动化、智能化水平，降低单位产品能耗；三是更加注重环保和清洁化生产水平，同时考虑开发水资源的高效循环利用技术；四是注重开发新型绿色高值化纸张产品，优化产品升级迭代速率，拓展纸制品在高端领域的商业化应用。
《环境保护》杂志：加快形成绿色生产方式和生活方式，是党中央作出的重要战略部署。您觉得普通消费者在日常生活中，特别是用纸方面应当注意什么，从而为美丽中国建设尽一份力？
王双飞院士：现代造纸业具有典型的绿色制造和循环经济属性。首先，制浆造纸以天然植物纤维为原料，将植物生长吸收的二氧化碳转化成纤维材料，达到固碳的作用，是一个碳汇的过程；其次，制浆造纸过程中黑液、废渣、污泥和沼气等可作为生物质能源回收利用，大幅减少了化石能源的消耗，实现二氧化碳的减排；再次，绝大部分纸产品使用后都能回收利用，废纸经处理后可代替原生纤维原料，再用于造纸。这些功能和作用为造纸工业走循环经济、绿色经济、低碳经济之路奠定了基础。
普通消费者要形成绿色的纸张消费观念，做到“节约用纸、适度消费、循环利用、绿色低碳”，应注意以下几点：一是要节约用纸，比如日常工作中多使用双面打印，减少不必要的纸张浪费；二是养成垃圾分类的习惯，促进文化纸、包装纸等纸产品的回收，推动废纸的循环再利用；三是避免对纸张高白度等指标的追求，多使用本色生活纸、包装纸等产品JN江南体育，以节约资源；四是减少一次性塑料制品的使用，尽量使用可回收的绿色纸制品，助力循环经济的发展。
