CN101792980B - 生物菌液体机械制浆法 - Google Patents

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Abstract

一种生物菌液体机械制浆法,属于造纸制浆领域。其解决主要的技术问题是:制浆废液污染环境的问题。其方法是:菌种采用复合菌群,复合菌群的组成按质量比:白腐菌∶放线菌∶沼气细菌=(1~3)∶(1~3)∶1,混合菌液的密度为:6000万/ml个菌以上。通过对原料的润胀、搓丝、挤压后,用混合菌液进行降解,然后进行粗磨浆、精磨浆、漂白或不漂白、洗涤完成制浆。本方法主要用于或草本原料的制浆。其优点是:在制浆中做到无污染、不排放废液,液体可循环使用,生产成本低、工艺简单。

Description

生物菌液体机械制浆法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种生物菌液体机械制浆法,属于造纸制浆领域。 背景技术
[0002] 制浆技术:就是将植物的秸秆、树枝、树干等材料,通过降解(或解离)去除其中的 木质素和果胶等物质,得到纤维物质的过程。纤维是造纸的主要成分。
[0003] 植物秸秆主要分为纤维类和非纤维类。纤维较软,而非纤维类物质较硬,非纤维类 物质主要有木素、半纤维素、色素、灰粉、果胶、硅等粉态物质组成。这些非纤维物质在植物 秸秆中起到主要作用,木素支撑着秸秆的硬度,色素是秸秆循环的血液,它们帮助植物吸收 营养、传递水分,纤维素被它们紧紧包围着分散开来。
[0004] 在制浆过程中,要分离出纤维,首先要把这些非纤维物质溶出,得到纤维就是制浆 目的所在。
[0005] 根据中国目前制浆业的现状,应用于生产中主要以化学浆占主导地位,生物制浆 技术还不成熟,处于探索阶段。现有技术中存在的问题是:(1)化学浆生产中产生的废液污 染化境,破坏土地,污染空气;在制浆中加入大量的氢氧化钠(烧碱),漂白过程中也使用化 学有害元素(氯离子),产生废液无法全部回收利用。(¾耗能高,耗电及用水量大;在整个 生产过程中都在使用大量的电,致使成为耗电大户。(¾废液排污量大;无法再利用的废液 只能向外排放。不符合国家节能减排政策。(4)物质不能达到有效循环再利用。化学制剂 无法从废液中分离,有机物与化学制剂混合在一起,有机物也无法得到再利用,造成大量损 失。
[0006] 根据发改委文件和相关报道,制浆工业是中国环境污染大户,“在造纸废水中危害 最大的是黑液。有关专家介绍说,每生产1吨麦草干纸浆,需要往蒸球里添加2. 5吨麦草、 7. 5吨水和300公斤烧碱。在高温蒸汽下,经过若干小时的蒸煮,麦草中的纤维素、木质素和 半纤维素三个主要成分被离解,形成原始浆液。从原始浆液中分离出不溶于碱液的1吨纸 浆(纤维素)后,剩下的就是废液了,因其颜色黑而被称为黑液”。
[0007] 制浆生产中现存在的主要问题就是废液污染环境,通过现在可行的环保新工艺可 以降低污染,但不能排除污染,通过大型环保设备只能回收碱分,二次利用,但增加了企业 的生产成本,利润大大降低。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种在制浆中做到无污染、不排放废液,液体可循环使用,生 产成本低、工艺简单,耗能低的生物菌液体机械制浆法。
[0009] 本发明的目的制浆方法如下:
[0010] 混合菌液的配制:菌种采用复合菌群,复合菌群的组成按质量比:白腐菌:放线 菌:沼气细菌=(1〜幻:(1〜;3) : 1,将复合菌群配置成复合菌水溶液,即为混合菌液, 混合菌液的密度为:6000万/ml个菌以上;[0011] 原料润胀:将木本原料枝干去皮后切段或切片,长度40〜50mm,或草本原料切成 长度为150〜200mm短段,将上述原料放入原料浸泡池中;采用重量百分比0. 6%〜的 很低浓度的氢氧化钠溶液浸泡,浸泡的起始温度90〜100°C,随后自然降温;吸水、润胀时 间4h,使干料吸足水分,润胀,在搓丝时减少纤维损伤;
[0012] 原料搓丝、挤压:将上述浸泡过的原料转入搓丝机前端蒸汽漏斗仓中用蒸汽本身 温度预热,预热不低于lOmin,同时进行搓丝、挤压,压缩比(3〜4) : 1体积比,一次完成;
[0013] 原料降解:将搓丝后的原料输入混合菌液降解池中浸泡、降解,菌液温度保持在 31〜40°C,浸泡、降解时间不低于48h,液体与原料(绝干重量)的重量比至少为:6.5 : 1 ;
[0014] 浸泡时间:原料全部浸入混合菌液时计时40〜48小时,在此期间采用本池内的循 环水泵将复合菌水溶液上下循环,以达到浓度均勻浸泡原料;降解标准:(1)原料自然浸透 沉入溶液中;(¾用手挤压、揉搓时,原料明显变软;(3)用手指甲可以将原料顺纹理轻轻撕 开;
[0015] 一段粗磨浆:将上述降解完成的原料输入到磨浆机上端的蒸汽漏斗仓中,通入蒸 汽杀菌IOmin后,磨浆;(1)热磨浆可以保护纤维韧性;(2)提高得浆率。(3)蒸汽预热温度 为:蒸汽本身温度,不加压,不高温;
[0016] 二段精磨浆:将一段粗浆料直接导入二段精磨浆机中磨浆;
[0017] 浆料漂白:将二段精磨浆机中输出的浆料根据原料、纸浆用途进行漂白或不漂 白。如需漂白时,采用过氧化氢漂白(漂白液不污染环境,废液加温后直接生成二氧化碳和 水)。
[0018] 浆料洗涤:将浆料进行洗涤,以去除杂物和漂白液残留等。
[0019] 浆料制板:将洗涤后的浆料转入制板设备进行制纸板。
[0020] 后续工艺流程说明:
[0021] 液体流向与废液处理、利用:
[0022] 经多次原料润胀后的原料浸泡池中液体,液体浓度降低了,变稠了、颜色变深后就 不再使用,清池输送到有机肥发酵池,与变稠的菌液中和、发酵,转变为有机肥料。
[0023] 原料降解中的复合菌液,经多次降解原料后,液体变稠后输送到有机肥料池中,与 润胀液混合。混合比例按体积比为1 : 1或以上。混合后的PH值8. 5〜9.5 ;4他后降到 PH值7〜7. 8,沉淀后,上层做叶面肥料或追肥使用,下层做基肥或追肥使用。做到了终端 产物转变成有机肥料,回田使用,形成物质循环的生态平衡结构新模式。
[0024] 浆料漂白液的处理:经漂白后的液体还是清亮的,但由于漂白物的高白度要求,需 要经常更换液体。该液体可以收回再利用,液体中的少量过氧化氢等回到原料润胀液中,与 原液中的氢氧化钠混合,形成原料的润胀剂,对原料的吸水、润胀起促进作用。
[0025] 浆料洗涤后的水仍然是干净的可用水,进行回收到原料降解池(或灌)中,补充原 料在降解中消耗的水。补充水中极微量的过氧化氢等有助于提高白腐菌液中过氧化酶活 性,可以节约成本和缩短降解时间,没有副作用。
[0026] 发明的效果
[0027] 方法简单有效,针对性强,可操作性强;木素降解过程不高温蒸煮、不加压;投资 少,见效快,规模可大可小,实用性强,适于大中小企业生产;本发明从环保的角度彻底解决 了中国乃至世界性的制浆工业污染难题,达到了没有污染,也不排放废液的循环用水生产工艺。本发明的方法弥补了造纸工业的空白,实现了环保、高效双丰收;在生产制浆的同时 实现废物利用和再加工,废物转变成农业需要的有机肥料,实现物质循环的生态链系统,实 现工业化生产的循环经济可持续发展新模式;节省用电量50%左右;节省用水70%左右。
附图说明
[0028] 图1是本发明的制浆工艺流程图。
具体实施方式
[0029] 实施例:
[0030] 阔叶树种采用生物法降解木质素过程都是一样的。构树、杨树、桉树都是阔叶树 种。
[0031] 构树、杨树、桉树生物菌液体机械制浆法:
[0032] 第一步:将构树、杨树、桉树枝干切段(全杆),最好剥皮后再切段,长度4〜5cm, 浸泡到吸水、润胀液中,4小时后捞出,浙水。
[0033] 第二步:将第一步完成后的原料,输入搓丝机挤压、搓丝。
[0034] 第三步:将搓丝后的原料浸泡配好的复合菌液中,菌液没过原料就行了。浸泡时间 48小时。
[0035] 第四步:将第三步完成的原料从菌液中捞出,浙水。然后放入开水中煮IOmin中, 或蒸汽加热IOmin杀菌(根据条件而定)。
[0036] 杀菌后的原料在热的状态下输入磨浆机,磨浆。
[0037] 第五步:漂白,漂洗。
[0038] 第六步:制纸板。
[0039] 构树纸样测试表
[0040]
[0041]
Figure CN101792980BD00051
[0042] 杨树、桉树纸样测试表(本色浆)
[0043]
Figure CN101792980BD00061
[0044] 以上检测数据表明,均已达到纸浆要求指标。
[0045] 菌的来源及培养:
[0046] 菌种来源:
[0047] 白腐菌:从上海生物研究所购进,具有降解木质素的功能。后经自己长期培养、驯 化、分离出的新菌种。
[0048] 沼气细菌:从沼气池中分离得到或市场购买,是厌氧菌。该细菌有很好的耐酸、耐 碱性,并且还能耐较高的温度(50〜60°C)。对有毒的化学药物有很强的抵抗力,并且有分 解防腐剂的能力。一般说来,细菌降解木材的强度不是太大,但却能大大提高木材的渗透 性,这主要是细菌降解细胞间的纹孔膜,并能打通木材中的木射线和横向树脂道,从而增加 木材的径向渗透性。
[0049] 放线菌:从腐殖质粪土中分离出来的菌种,具有软化、腐败树木、植物秸秆的功能。
[0050] 菌种培养:
[0051] 白腐菌的培养:采用萨氏培养基培养(市场公开培养基),先固体培养,然后液体 培养。液体菌液就可以用于降解木质素了。
[0052] 从上海购进的白腐菌,通过人工驯化方法已达到耐碱程度为:?!1值10.9,适应环 境:温度5〜50°C,pH值6. 5〜10.9。
[0053] 人工驯化方法:
[0054] 从固体培养转化到液体培养基,在液体培养基的条件下,基础温度设定在37°C,连 续培养20天。起初pH值7. 6,以后每5天提高pH值0. 1,每10天补充一次极少量营养液 (萨氏培养基液体)。每提高PH值1时,做一次固体培养,观察其活性。最终极限度是:pH 值10. 9 ;在pH值8〜10. 9范围内,分别以pH值增加0. 5的幅度接种于固体培养基培养, 观察其活性。菌落都均勻,活性正常。
[0055] 放线菌培养基
[0056] 配方:淀粉琼脂培养基(高氏培养基)
[0057] 可溶性淀粉2克、硝酸钾0. 1克、磷酸氢二钾0. 05克、氯化钠0. 05克、硫酸镁0. 05 克、硫酸亚铁0. 001克、琼脂2克、水100毫升;
[0058] 先把淀粉放在烧杯里,用5毫升水调成糊状后,倒入95毫升水,搅勻后加入其他药品,使它溶解。在烧杯外做好记号,加热到煮沸时加入琼脂,不停搅拌,待琼脂完全溶解后, 补足失水。调整PH值到7. 2〜7. 4,分装在300ml的三角瓶中后灭菌,备用。
[0059] 灭菌后的培养基,温度降到30°C〜35°C时,在超净工作台上接种。然后在摇床上 培养Μ-4»ι,温度设定在37°C。
[0060] 将白腐菌、放线菌、沼气细菌按质量比(1〜3) : (1〜3) : 1的比例配入水中, 配制成密度为:6000万/ml个菌以上的混合菌液。

Claims (1)

1. 一种生物菌液体机械制浆法,其特征是:制浆方法如下:混合菌液的配制:菌种采用复合菌群,复合菌群的组成按质量比:白腐菌:放线菌: 沼气细菌=(1〜;3) : (1〜幻:1,将复合菌群配置成复合菌水溶液,即为混合菌液,混合 菌液的密度为:6000万/ml个菌以上;原料润胀:将木本原料枝干去皮后切段或切片,长度40〜50mm,或草本原料切成长度 为150〜200mm短段,将上述原料放入原料浸泡池中;采用重量百分比0. 6%〜浓度的 氢氧化钠溶液浸泡,浸泡的起始温度90〜100°C,随后自然降温;吸水、润胀时间4h ;原料搓丝、挤压:将上述浸泡过的原料转入搓丝机前端蒸汽漏斗仓中用蒸汽本身温度 预热,预热不低于lOmin,同时进行搓丝、挤压,压缩比(3〜4) : 1体积比,一次完成;原料降解:将搓丝后的原料输入混合菌液降解池中浸泡、降解,菌液温度保持在31〜 40C,浸泡、降解时间不低于48h,液体与原料的重量比至少为:6. 5 : 1 ;浸泡时间:原料全部浸入混合菌液时计时40〜48小时,在此期间采用本池内的循环水 泵将复合菌水溶液上下循环,以达到浓度均勻浸泡原料;降解标准:原料自然浸透沉入溶 液中;用手挤压、揉搓时,原料明显变软;用手指甲可以将原料顺纹理轻轻撕开;一段粗磨浆:将上述降解完成的原料输入到磨浆机上端的蒸汽漏斗仓中,通入蒸汽杀 菌IOmin后,磨浆;二段精磨浆:将一段粗浆料直接导入二段精磨浆机中磨浆;浆料漂白:将二段精磨浆机中输出的浆料采用过氧化氢漂白或不漂白;之后将浆料进 行洗涤。
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