造纸厂对环境影响的生命周期评价

　　摘要：应用生命周期分析法(LCA),对废纸造纸厂的生产过程,以及以原木造纸为主、废纸造纸为辅的造纸厂的化浆、脱墨浆、磨木浆以及CTMP浆等4种制浆工艺，进行了编目计算。比较了不同纸浆、不同产品纸生产工艺过程对环境的影响。

　　关键词：造纸厂环境影响生命周期分析

　　1前言

　　生命周期评价法LCA(LifeCycleAnalysis)[1]，是一种适用于量化评价由原料转化为产品的整个生产过程中各种污染物对环境影响的分析工具，包括：目标和范围定义、编目分析、环境影响评估、解释。目前，西方国家已用来评价生物质气化发电、燃煤发电以及其他一些工业，但该方法在国内应用还较少。

　　造纸工业对环境的污染大致包括以下几个方面：消耗大量的水资源，产生大量废水；木材造纸工艺中原木处理所剩树皮、除沙器中排出沙石铁质等杂物、废纸造纸工艺中粗选排出粗大杂物、脱墨污泥、废水处理所得污泥等，都形成了造纸厂的大量废渣；所用蒸汽的生产过程要消耗化石燃料，若追溯到源头，原木生长、采运过程也要消耗能源，因而排放CO2、SO2、NOX等有害气体。为了对不同制造工艺和不同的产品纸对环境的影响进行较全面的比较，文中应用LCA对以废纸造纸的A造纸厂的生产工艺，以及以原木造纸为主的B造纸厂4种纸浆生产工艺，进行系统的分析、评价，以期为降低造纸厂对环境的污染提供参考。

　　2A造纸厂环境评价的LCA模型

　　2.1考察对象

　　以A造纸厂为例，应用LCA方法分析废纸造纸工艺的环境影响。废纸造纸工艺一般是通过废纸碎解脱墨形成高浓碎浆，然后通过筛选（得到粗大杂物）、除沙（得到沙石铁质等杂物）、洗涤和浮选脱墨、除轻渣和浓缩脱水（废水处理后得到废油墨渣），然后漂白打浆抄纸[2～4]。

　　由于造纸过程中所用的蒸汽是由燃煤提供的，所以将煤炭的开采运输列入生命周期中。造纸工艺中所用的化学药品，由于其量较小，所以未列入。而废纸来自上一个造纸生命过程，也未列入这次生命周期中。

　　2.2废纸造纸工艺编目分析

　　A造纸厂的数据编目分析见图1。

　　3B造纸厂环境评价的LCA模型

　　3.1考察对象

　　以B造纸厂为例，应用LCA方法，分析以木材造纸为主、废纸造纸为辅的造纸工艺对环境的影响。B造纸厂主要以通过木材的蒸煮及处理所得的化浆为主，以机浆、CTMP浆和废纸脱墨浆为辅生产新闻纸，同时也用脱墨浆和化浆生产瓦楞纸。虽然4种纸浆的生产工艺各不相同，而且木材和废纸的处理过程和方法也有差别，废渣的成分也不一样，但废渣的主要来源都是通过筛选和除沙以及废水处理所得污泥[2～4]。

　　下面通过4种纸浆的制造过程编目分析，比较4种纸浆制造工艺过程的环境影响。

　　3.2B造纸厂4种制浆工艺的编目分析

　　根据B造纸厂数据进行的4种浆生产工艺的编目分析见图2～5。

　　图中蒸汽参数：350oC，1MPa。煤炭开采与运输过程计算参考文献[5,6]。原木开采与运输过程计算参考文献[7]。

　　3.3　4种制浆工艺的环境影响

　　从上面编目分析所得化浆、脱墨浆、磨木浆以及CTMP浆的能耗、汽耗、用水量和废渣废气排放量见表1。

表1B造纸厂制1000kg浆的能耗、汽耗、用水量和废渣量

	化浆	脱墨浆	磨木浆	CTMP浆
二氧化碳（kg）	850.5	95.8	110.5	251.2
二氧化硫（kg）	17.3	2.1	1.5	4.8
氮氧化物（kg）	7.4	0.9	0.8	2.0
能耗（kW·h）	402	350	1786	2604
汽耗（kg）	2305	282	193	618
用水量（m3）	137	25	19	37
产生废渣量（kg）	154	201	52	104

　　4　3种产品纸生产情况的综合比较

　　A造纸厂主要以废纸脱墨浆生产打字纸，而B造纸厂以化浆为主，以机浆、CTMP浆和废纸脱墨浆为辅生产新闻纸，同时也用脱墨浆和化浆生产瓦楞纸。这3种纸的比较见表2。

表2   3种产品纸生产情况的综合比较