造紙工業二噁英減排途徑研討論文
造紙工業二噁英減排途徑研討論文
二噁英是一類工業生產中無意產生的永續性有機汙染物（POPs），具有高毒性、難降解和生物富集的特徵，可透過空氣、水、遷徙物種及產品遠距離傳輸並沉積，並在生態系統中長期累積。相關研究表明，二噁英是世界上毒性最強的物質之一，即使暴露在非常低劑量的二噁英中也有可能引發癌症、損害神經系統、引發免疫系統疾病、生殖紊亂以及干擾嬰幼兒的正常發育，直接威脅人類生存繁衍和可持續發展。包括二噁英在內的永續性有機汙染物被聯合國環境規劃署（UNEP）視為“世介面臨的最大挑戰之一”。由於POPs類物質對人體健康和生物體的巨大毒性和危害，國際社會於2001年簽署了《關於永續性有機汙染物的斯德哥爾摩公約》，旨在減少、消除和預防POPs汙染，保護人類健康和環境。中國作為公約的首批締約國，於2007年啟動“中華人民共和國履行《關於永續性有機汙染物的斯德哥爾摩公約》國家實施計劃（NIP）”，開始履行對各類POPs削減的承諾和義務。
在《關於永續性有機汙染物的斯德哥爾摩公約》中把首批受控的12種POPs物質分為了3大類：第一、第二類為故意生產的含氯殺蟲劑；第三類為包括二噁英在內的非故意產生的永續性有機汙染物（UPOPs）。UPOPs由於其產生的伴生性，並且涉及國民經濟中的眾多行業，是減排POPs類物質的難點，也是NIP中主要控制的POPs類物質。
製漿造紙被認為是化學品和消耗性產品中最大的UPOPs排放源。隨著我國加入《關於永續性有機汙染物的斯德哥爾摩公約》，POPs減排和控制成為我國環境保護目標的重要內容，對於造紙行業的二噁英減排不僅是國際履約的重要保障，也是實現行業最佳化、轉型、提高的重要機遇。透過應用和推廣國際行業內先進的最佳可行技術與最佳環境實踐，可大幅提高整個行業生產的環境友好程度和可持續發展能力。
我國造紙行業二噁英減排的困境
行業整體環境保護能力欠缺
現代造紙工業是一個對技術裝備要求很高的行業，裝備水平的高低直接決定了製漿造紙的技術工藝的選擇以及產出效率和汙染排放水平。改革開放以來，中國造紙工業的技術與裝備水平有了很大的提高，部分大型造紙企業已經擁有了世界上領先的技術與裝備。但是中小企業的狀況就不容樂觀，尤其是年產量在3萬噸以下的生產線，其工業裝備水平甚至遠遠低於20世紀六七十年代國際平均水平。由於中小型造紙企業佔了中國造紙行業的主要份額，中國造紙行業的整體技術裝備水平與國際先進水平仍然存在很大的差距。
技術裝備和工藝水平的落後，導致行業整體汙染排放問題十分嚴重，2009年造紙及紙製品工業產生的廢水量和COD分別佔工業排放的18.78%和33%，在國家統計的41個工業行業中，高居第1位。我國大多數造紙企業的環境汙染治理能力、環境管理水平和資金投入水平應對常規汙染控制尚存在較大困難，對於二噁英減排更是力有不逮。
科技支撐薄弱
二噁英是一種微量汙染物，由於其異構體多、檢出限極低，其減排需要較高的科技支撐能力。我國從事二噁英及其減排研究開展較晚，技術力量較為薄弱，目前長期從事二噁英研究並具有檢測能力僅清華大學、中國科學院生態環境研究中心等為數不多的幾家研究機構。而且，針對我國造紙行業不同工藝條件、不同造紙原料的二噁英排放特徵和控制技術所做的原創性研究還存在空白。
減排的政策約束不強
隨著NIP的啟動，二噁英減排已經成為了中國環境目標的重要內容，並且環保部也出臺了《全國主要行業永續性有機汙染物防治“十二五”規劃》，但是針對造紙企業的二噁英排放並沒有強制標準和要求，這導致對二噁英排放主體的強制約束不足，二噁英減排還沒有成為企業決策的影響因素。
減排策略
技術改造對策
儘管整個造紙過程都有可能產生二噁英類化合物，但是許多研究也表明二噁英產生和釋放會因為生產原料、生產工藝、生產流程、汙染治理等生產條件的不同存在巨大的差異。自從在製漿造紙廢水中發現二噁英後，國外許多企業和機構對於工藝和生產最佳化對二噁英削減的作用進行了深入的研究，得到了一些可行的控制二噁英產生的新工藝。UNEP在此基礎上制定了造紙行業二噁英控制的最佳可行技術/最佳環境實踐（BAT/BEP）導則。由於我國造紙原料的複雜性以及產生工藝的差異性遠遠超過國外，因此，應該在借鑑國際先進控制經驗的基礎上篩選適合中國的工藝技術進行推廣。根據環保部2009年開展的“中國無意產生的.永續性有機汙染物非木漿造紙行業排放研究”專案的研究成果，目前主要有工藝替代、工藝最佳化類技術措施適合在中國推廣。
工藝替代措施。工藝替代措施主要包括漂白工藝和蒸煮工藝的替代。漂白過程中含氯漂白劑的使用已經被證明是造紙過程中二噁英產生最主要的環節，採用新的漂白工藝、減少或替換含氯漂白劑的用量是削減二噁英類形成的有效措施，目前成熟的技術包括：採用O2、O3、H2O2和酶漂等全無氯漂白工藝（TCF）和使用ClO2取代Cl2的無元素氯漂白工藝（ECF）。蒸煮工藝的替代主要是採用連續蒸煮工藝替代間歇蒸煮工藝和蒸球蒸煮工藝。
工藝最佳化措施。工藝最佳化措施可使用在蒸煮、洗漿和漂白多個工藝環節。在蒸煮環節的最佳化措施有在蒸煮過程中新增蒽醌或多硫化物和改良連續蒸煮工藝，這能夠在蒸煮過程中儘量脫除木素以減少二噁英類物質的前驅物的形成。洗漿環節的措施有：強化漂前洗漿，透過增加洗鼓真空度、合理設計水腿和噴淋水位置、加大噴淋水量來提高紙漿的洗淨度，降低水相中有機物的含量；增加螺旋擠漿裝置等提高黑液提取率，減少中段水中的COD、BOD、SS等汙染物質，降低氯化過程中二噁英類有機汙染物的形成風險。漂白環節的措施主要是透過增加O2、H2O2和酶漂等工序，減少含氯漂白劑的使用量、削減後續工段二噁英類的生成量。
除此之外，還有一些措施能有效減少二噁英類物質產生和排放的風險，包括：不使用被氯酚汙染的原料、不使用含二苯並二噁英和二苯並二呋喃的消泡劑、加強汙泥的管理與處置和加強鹼回收工藝管理。
提高製漿環節技術准入門檻
除了對已有產能進行技術改造外，還必須對新投產的企業和生產線在製漿環節提高技術標準，儘快將與二噁英排放相關的工藝、技術、裝置和產品納入《產業結構調整目錄》，根據造紙產業技術發展狀況與我國履行國際減排義務的安排，制定鼓勵、限制和淘汰的時間表。目前，必須嚴格執行《產業結構調整指導目錄》和《國務院關於進一步加強淘汰落後產能工作的通知》中淘汰落後產能的要求，提高製漿環節技術准入門檻；明令禁止蒸球蒸煮、氯氣漂白等落後工藝的使用，鼓勵企業採用最新的備料、蒸煮、漂白工藝，對於使用對二噁英減排有重要意義的TCF漂白工藝、深度脫木素技術的企業要從節能減排專項資金中給予一定的支援。
結構調整減排措施
中國造紙行業存在兩個結構性的問題，一是小企業和小生產線在行業整體產能中比例過高，二是非木漿造紙比例過高。據國外經驗與相關研究表明：非木漿造紙和小企業的二噁英和其他汙染物質排放水平高於木漿造紙和大企業。因此，需要結合國家產業結構調整的宏觀經濟背景，最佳化造紙原料結構、淘汰落後產能，透過對造紙工業結構的最佳化調整，提高行業整體的環境保護水平，降低二噁英的排放總量。
一是規模結構的最佳化調整。“九五”到“十一五”期間，在國家關閉“十五小”企業以及淘汰落後產能等一系列宏觀產業結構調整政策的指導下，對小造紙企業和生產線實施“關、停、並、轉、遷”等辦法，已經基本淘汰了年產3.4萬噸以下草漿生產裝置、年產1.7萬噸以下化學制漿生產線，淘汰年產1萬噸以下的以廢紙為原料的造紙生產線。未來還需要進一步鞏固淘汰落後產能的成效，繼續提高對非木漿業單條生產線的規模要求，繼續淘汰技術落後的小草漿廠，將全國非木漿的生產規模限制在現有基數上，平均單條生產線的規模提高到5萬噸漿/年以上。此外，還要透過產業政策的引導以及財政稅收政策的支援鼓勵中小企業的整合，以及龍頭企業對中小企業的收購和兼併，著力培育一批年產能100萬噸紙產品的大型企業，提高整個行業的產業集中度。
二是造紙原料結構的最佳化調整。目前，中國造紙原料結構最突出的問題是非木原料比重過大、非木漿中草漿比重過大。這樣的原料結構與我國長期以來森林資源有限，木材供應不足有關。在未來相當長的時間內我國的木材仍將處於短缺狀態。因此，要實現造紙原料結構的最佳化調整必須推進林紙一體化工程建設。透過資本紐帶和經濟利益將造紙行業與造林行業有機結合，鼓勵造紙企業投資建設造紙林基地，緩解日益突出的木材供需矛盾，保障企業的原料供給以及行業的原料結構的調整。在2005年國家發改委頒佈的《產業結構調整指導目錄》中明確把林紙一體化木漿、紙和紙板生產列為了鼓勵發展的型別。未來仍然要繼續堅持林紙一體化的發展方向，制定明確的配套政策，推動造紙企業更加廣泛地參與到造紙原料林的建設中去，可以嘗試大型造紙生產線與原料林建設捆綁審批的制度。對於非木漿原料的結構最佳化主要是透過產業政策限制草漿產量，增加竹漿比重。
環境管理對策
二噁英作為一類永續性有機汙染物，在國際上很早就開始研究，並對其產生、排放、檢測、治理有著較為嚴密的管理政策和標準。我國在這方面的工作則滯後很多，對於二噁英及其管理的研究尚處於起步階段，當務之急是要制定二噁英的環境質量和環境影響評價技術導則，把對二噁英的管理納入環境管理體系和制度之中。
一是制定二噁英環境質量標準。環境質量標準是企業汙染治理的重要約束，也是實現國家環境目標的主要控制手段，然而目前的環境質量標準均沒有制定二噁英的標準限值，《造紙工業水汙染物排放標準》僅規定了可作為二噁英參考指標的可吸附有機鹵化物的控制標準。必須儘快修訂《地表水環境質量標準》、《地下水質量標準》、《海水水質標準》、《漁業水質標準》、《土壤環境質量標準》等環境質量標準，增加二噁英等POPs的標準限值。
二是把二噁英減排和控制納入環境影響評價中。由於標準缺乏以及檢測能力的限制，目前二噁英的排放並沒有進入環境影響評價的工作中，這使得在環境管理中無法從源頭對二噁英的產生進行控制。因此，要把二噁英減排與環境影響評價制度相銜接，在審批建設專案環境影響評價檔案時要充分考慮二噁英削減和控制要求，將二噁英作為主要特徵汙染物逐步納入造紙行業的環境影響評價中。這就要求環境管理部門結合我國造紙行業的實際特點，儘快制定“環境影響評價技術導則——造紙建設專案”。引入二噁英汙染控制相關要求，使造紙專案在立項階段就開始關注並透過技術替代預防二噁英的產生。《環境影響評價技術導則》應在工程分析、清潔生產分析、環境質量現狀調查與評價、環境影響預測與評價、環境風險評價、汙染防治措施與技術經濟可行性分析、汙染物總量控制分析、環境管理與監控、環境影響經濟損益分析等章節增加二噁英汙染控制的相關要求。
財政經濟政策
二噁英減排的主體是企業，應該建立適當的經濟政策體系促進企業主動減排。該政策體系應該包括三個主要方面。一是從中央和地方財政安排的節能減排資金中建立造紙行業二噁英減排專項基金，該基金用於兩個方面：一方面是獎勵和補貼，用於鼓勵企業採用有利於二噁英削減的生產方式和技術改造；另一方面是補償，對於二噁英汙染嚴重的小造紙企業的關閉和退出生產，給予一定的經濟補償。二是建立汙染責任保險制度，對於二噁英排放風險較大的那一類造紙企業要求繳納二噁英排放保險基金，督促企業主動控制二噁英的排放。三是拓寬投融資渠道，鼓勵和引導各類資本進入二噁英削減控制領域。除了利用國內的資金機制，如環保部內的資金調配、節能減排專項資金以及一些贊助者的無償提供外，更重要的是利用國際貸款、無償撥款以及其他多邊或雙邊的政府援助、資金支援以及國際環保基金會的支援。
加強二噁英監測網路建設
由於我國對二噁英的關注較晚，相關研究和檢測開展的時間並不長，加之二噁英的異構體多，且檢出限極低，通常需要具有高靈敏度、高分辨性的儀器和方法。但是這些高階的裝置投資較大，執行成本較高，所以到目前為止在中國具備二噁英檢測能力的實驗室還很少，而且大多數還仍在建設中，我國二噁英檢測能力遠遠無法滿足減排和履約的需求。必須建立覆蓋全國的二噁英監測網路，可以環保部正在建設的7個國家區域二噁英監測實驗室為基礎，與現有的其他部門的相關實驗室相配合，建立二噁英監測體系；在重點造紙研究機構、大專院校籌建二噁英監測實驗室；選擇造紙企業相對集中的地區，對環境介質中的二噁英進行監測並建立監測資料上報制度。