木材工業環境污染危害及其防護措施

蔡有茹

（吉林新合木業有限責任公司，吉林 長春 130114）

1 引言

木材工業是以木材為主要原料，通過各種化學藥劑處理或機械加工方式制成木質產品的工業，木材工業生產的產品種類繁多，由于加工方式不同，在大多數木質產品的生產過程中，都會產生不同程度、不同性質的污染物，并都可能引起空氣污染、粉塵污染、水污染、廢渣污染及噪聲污染等環境污染。這些污染對我們人類的身體健康有很大危害，有的甚至造成生態環境的嚴重破壞。因此，隨著木材工業的迅速發展，加強木材工業污染防治工作顯得尤為重要。

2 環境污染的危害

2.1 空氣污染

2.1.1 合成樹脂污染

隨著人造板工業的迅速發展，合成樹脂膠在木材工業中得到了廣泛應用。到目前為止，木材工業仍是使用合成樹脂膠數量最大的工業部門。大量使用的是脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛樹脂以及異氰酸脂類等非甲醛系膠粘劑。其中應用最多的還是脲醛樹脂膠，它在制造和膠合使用過程中會大量逸出游離甲醛，嚴重污染環境。并且，人造板產品（特別是刨花板）在生產和使用過程中，持續地散發游離甲醛是對人體的最大危害。甲醛與蛋白質反應性能很高，是不可逆反應，能生成不溶不融的產物，對人體產生毒害。長期接觸甲醛可使皮膚失去彈性，大量攝入會引起視力衰退和肝臟致疾。游離甲醛會在空氣中擴散，并且隨著其存在于空氣中的不同濃度，使接觸者出現眼睛和皮膚受刺激、呼吸困難、濕疹、頭痛、惡心乃至昏迷等癥狀并引起不良后果。問題的嚴重性還在于，當前使用的脲醛樹脂膠合的人造板制品，游離甲醛的釋放量很高，達到刨花板二等品（50mg／100g以下）的產品約占檢驗產品的50%；中密度纖維板的甲醛釋放量能達B級（40mg／100g以下）的產品約占檢驗產品的60%；而且這些與人有害的物質是慢慢地連續、長時間地由板內排出來，因而危害就更為嚴重。

隨著人造板裝飾工業的現代化，所使用的涂料已從植物制造的干油性涂料發展到改性的硝基樹脂涂料、醇酸樹脂涂料、酚醛樹脂涂料等。涂料的結構發生了根本變化，這些涂料大多含有30%～80%的有機溶劑，例如：甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、醋酸乙酯等，大多是易燃、易爆、有毒的。它們彌散在空氣中，將危害人體的健康。

2.1.2 粉塵污染

林產工業排放物——廢氣中的一部分帶有固體微粒的物質，可稱為粉塵。人造板、家具及其他木制品生產過程中，常有大量粉塵產生，使生產場所受到污染。粉塵對人體健康有很大危害，粉塵中直徑小于10μm的顆粒，長期漂浮在空氣中，很容易被人吸入體內被肺泡吸收而侵害呼吸系統。對人體健康有嚴重影響的是小于3μm的塵埃物，尤其是纖維板微粒散發物，它對人體健康的危害尤為嚴重，這是因為小于3μm的塵埃物，幾乎全部深入人體肺臟，影響呼吸系統的通暢，因而引起彌漫性纖維病變，進而損害肺臟的生理呼吸功能。長時間在含有高濃度木粉塵的環境中工作的人，鼻腔內常滯留一些木粉塵，因此，導致相當一部分工人患有不同程度的支氣管炎、哮喘和肺氣腫。國際癌癥研究中心經長期研究認為，各種硬質木材產生的木粉塵如處理不當可使人致癌，且潛伏期長。

此外，粉塵污染除了對人體發生危害以外，還會影響產品質量，加速機械轉動部件的磨損，使細微粉末的原料或成品粉塵飛揚到空氣中，從而造成浪費，污染空氣。有些易燃易爆性粉塵，還可能引起工業粉塵爆炸等。車間粉塵最高允許濃度為10mg／m3，實際上，目前國內大部分人造板生產車間粉塵濃度遠超最高允許深度。

2.2 水污染

木材工業中，以人造板工業的水污染最為嚴重。這是因為它在生產過程中需要消耗大量的工業水，作為溶劑、稀釋劑、纖維載運體等，使用之后大多直接排放，從而造成水污染。

木材工業廢水中主要污染物是懸浮物、木材可溶物、膠粘劑殘余物及各種人造板生產過程中施加的可溶性化學藥品，如明礬、石蠟、殺菌、防腐劑等。人造板生產過程中的懸浮物，主要有細小纖維、細胞碎片和樹皮等固形物。由于水上懸浮物有較大的吸附能力，水中有毒有害物質極易被吸著在其表面，并隨水的流動遷移到其他地域而擴大污染。而細小纖維將沉積于水底，形成纖維膜，阻礙水生物生長，還能粘連魚鰓，堵塞魚的呼吸道，使魚類窒息死亡。沉積水底的纖維，會發生厭氧發酵，分解出硫化氫臭氣和甲烷等，用之灌溉農田，纖維膜會覆蓋地面，不利農作物生長。懸浮物的長期而大量排入水體，久而久之，終將會因沉積而使河床升高，影響河道航行。廢水中含有大量有機水溶物，進入水體后，一部分在需氧微生物作用下產生分解，消耗很多溶解氧。另一部分則在厭氧微生物作用下分解，產生有害氣體，使水體產生惡臭味，危害水生生物及人體健康。總之，廢水中有機物含量越多，廢水的危害越大。再有，生產各種人造板廢水中都含有一定數量的膠粘劑殘余物，其內含物有苯酚、甲醛、甲醇及各種合成樹脂類物質，若長期飲用被酚污染的水，可引起積累性慢性中毒，刺激呼吸中樞，并誘發消化系統及神經系統障礙，伴有貧血和皮疹，最終傷害腸、胃、肝、腎等器官。

2.3 固體廢棄物的危害

隨著工農業生產的發展和人民生活水平的提高，各種固體廢棄物的排出量大幅度增加。固體廢棄物與其他工業廢渣一樣，一般比較容易被人們看到，但往往不容易被人們所看透。廢渣中含有許多有害物質，比如木材染色和防腐用的汞、鉛、錳、鉻的化合物，這些有害的金屬化合物嚴重的可以大量殺傷土壤中的細菌等微生物，使土壤由活土壤變為死土，喪失腐解能力，使作物受到嚴重危害，甚至無法生長發育。

固體廢棄物還可造成大氣污染，廢渣雖然是固體，但在經過生物分解或內部引起化學反應后，將產生大量有害氣體，如惡臭，使空氣污濁不堪；一些顆粒小的廢渣會隨風飄蕩，擴散到空氣中，造成嚴重危害。

3 主要危害的防護措施

3.1 降低甲醛釋放量的主要措施

3.1.1 改進脲醛樹脂的配方與合成工藝

研究表明，減少脲醛樹脂游離甲醛最基本的方法就是改進配方與合成工藝，一般包括以下方面。

（1）降低甲醛－尿素摩爾比；人造板甲醛釋放量隨摩爾比呈拋物線或線性相關，甲醛釋放量隨著摩爾比減少而降低，但太低，板材的力學性能又變差，一般摩爾比降到1.05已是極限。

（2）選擇多次縮聚的合成工藝；對于相同摩爾比的同量尿素，投入次數越多，對降低脲醛樹脂的游離甲醛越有利，膠粘性越好。但考慮到操作及耐水性，目前大多采用3～4次投放。

3.1.2 對脲醛樹脂進行改性、添加甲醛捕捉劑

（1）添加三聚氰胺、酚類化合物等改性劑，三聚氰胺與羥甲基脲縮合形成MUF共聚樹脂，降低脲醛樹脂的游離甲醛，提高耐水性、耐久性與分解溫度。合成中添加定量的間苯二酚、苯酚等酚類化合物，因酚類物質末端的羥甲基反應，形成了PUF共聚樹脂，可提高耐水性、耐久性，也降低了樹脂的游離甲醛。

（2）在樹脂中添加甲醛捕捉劑是降低人造板甲醛釋放量的另一行之有效的方法。添加的甲醛捕捉劑可與甲醛以化學鍵形式結合，減少了人造板甲醛釋放量。常見的甲醛捕捉劑如氨或含氨基類物質、硫化氫、聚乙烯醇以及強氧化性物質如過氧化氫、過硫酸鹽等。

3.1.3 調整適當的人造板熱壓工藝

熱壓工藝對人造板的甲醛釋放量、力學性能有很大影響。適當提高熱壓溫度、延長熱壓時間，有助于降低甲醛釋放量。此外，木材的樹種、施膠量、單板含水率，對人造板的甲醛釋放量也有影響。據報道，深色樹種單板生產的板材甲醛釋放量明顯低于淺色樹種生產的板材；單板含水率增高，甲醛釋放量提高；施膠量越小，甲醛釋放量降低。

3.1.4 對人造板進行后處理

（1）氨處理或氨熏蒸。由于甲醛能與氨反應生成較穩定的六次甲基四胺。用氨對人造板噴熏可顯著降低人造板的甲醛釋放量。但此法降低了甲醛釋放量，也帶來了氨污染。

（2）胺化合物處理。有資料表明，在人造板成板以后尚未冷卻時，用一定濃度的尿素溶液噴灑處理，可降低30%～50%的甲醛釋放量。

3.1.5 涂料封閉法

在刨花板的板面和四周涂履一層用15%的石蠟和環氧乙烷制成的涂料進行封閉，可以降低游離甲醛釋放速度，減少單位空間內甲醛的散發量。

3.1.6 使用非甲醛類膠粘劑

（1）使用環保型阻燃膠。該膠是集膠粘性、環保性、阻燃性、低成本4大優點為一身的膠。該阻燃膠由6種無毒成分組成，主要組分是尿素和磷酸，占原料重量的99.9%，另外由4種成分配置成關鍵成分——催化劑，占原料重量的0.1%。使用時可與脲膠搭配使用。無論是用該膠制成的板還是該膠與脲膠混用制成的板，游離甲醛的含量都能達到國家要求的甲醛釋放量標準。

（2）使用水性高分子異氰酸脂膠粘劑（API）。API膠粘劑是以水為分散介質，使用安全方便，對環境無污染；膠粘劑體系呈中性，對被膠接材無污染，是一類環保型產品。但因為價格較高，現在一般多用于結構用集成材等產品中。

3.2 木粉塵的治理

由于粉塵具有黏附性和爆炸性的特點，在粉塵運輸過程中極易阻塞管道，在空氣中可氧化燃燒發生爆炸。由于砂光粉和鋸屑特性不同，在處理中一般應分系統獨立處理，對鋸屑一般采用二合一的旋風袋式除塵器或特殊處理過的旋風分離器即能滿足要求。而砂光粉就復雜得多，傳統的收集和處理辦法是：采用風機將砂光粉送至旋風分離器，再進入布袋除塵器，最后集中在旋風分離器和布袋除塵器的集塵間內，整個系統處于密閉式循環。此種方式在生產中的問題一是系統經常卡堵，特別是布袋除塵器經常堵死，嚴重影響正常生產；二是集中在集塵間內的粉屑無法連續排出，粉塵集滿后整個系統失去作用，從而影響生產。周玉坤通過試驗，認為比較成功的砂光粉處理流程為：風機—旋風分離器—旋風袋式除塵器—木粉料倉—出料螺旋—噴粉風機—專用噴粉嘴或專用布料器。而采用煤粉鍋爐的企業的木粉，則可從木料倉出料旋轉用螺旋輸送機送入輸煤管道與煤粉一道混合送入爐堂燃燒。

另外，可以對木粉進一步開展綜合利用，例如：①制膠粘劑，日本用其制得木質纖維酚醛樹脂膠粘劑；②制造木塑復合物，如改性聚乙烯醇塑木、木屑改性塑料等。當然木粉作為燃料，對環境無污染，只要采用適當的燃燒工藝方案，既可以節省燃煤、降低成本，又可以有效回收利用廢棄物，是比較經濟適用的方法。

3.3 廢水的處理

廢水處理的目的就是采用各種方法將廢水中所含有的污染物質分離出來，或將其轉化為無害物質，從而使廢水得到凈化。工業廢水所含的成分比較復雜，且水質和水量相差很大，因而可以根據不同人造板產品產生廢水性質的不同，選擇合適的處理方法，其處理方法很多，一般可歸納為物理處理法、化學處理法和生物處理法。

（1）利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態污染物質，在處理過程中不改變其化學性質。包括沉淀（重力分離）法、過濾法、離心分離法、反滲透法等等。

（2）利用微生物作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物通過微生物化學過程，轉化為較穩定的、無害的物質。根據不同作用原理的構筑形式，可以概括地分為好氣性處理和厭氣性處理。好氣生物處理是在有溶解氧的條件下，依靠好氧菌及兼性好氧菌分解氧化廢水中的有機物，以降低其含量。經好氣處理的產物基本無害，產物中的N、P、K等可作肥料，且反應速度較快，接觸時間短。厭氣生物處理是在無氧條件下，利用厭氣微生物，通過厭氣菌的作用處理廢水中的有機物。厭氣處理不需要供給氧氣，動力消耗低，能收回甲烷氣體作燃料，有機產物沉渣作肥料。但該法反應速度慢，接觸時間長，故設備處理容量低，有機殘余物量較多。

（3）利用化學反應原理及方法來分離回收廢水中的污染物或改變污染物的性質，使其從有害變為無害，包括混凝法、中和法、氧化還原法、電解法、萃取法、電滲析法等等。

3.4 固體廢棄物的處理方法

（1）一般對于無毒害廢渣可采用綜合利用的方法。主要途徑有4個：①提取各種金屬；②利用廢渣制取各種化工原料；③利用廢渣生產建筑材料；④將工業廢渣直接用于農田或制成化學肥料。

（2）對于有害工業廢渣一般的處置方法是：①填筑法，但要保證不污染地下水和地面水，要使土方工程量和投資最少；②焚燒法，利用熱分解法處理有機有害廢渣，可以減少廢物的體積，消滅細菌和病毒，還可回收其熱能。但在低溫下焚燒時須采取相應措施，避免燃燒中產生二次污染物；③固化法；④化學法；⑤生物法。

4 結語

在木材工業生產中，大量消耗原材料并產生“三廢”，對環境的污染和生態的破壞十分嚴重，大量的廢氣廢水對人們身體的健康也造成很大的威脅。因此，我們必須把發展林產品生產和保護環境統一起來，提高行業里成員對污染危害的認識，企業必須結合自己生產的特點，找到適宜的治理環境污染措施，既有利于企業自身的發展又堅持可持續發展的目標。

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