CN103469661B

CN103469661B - 秸秆制浆的生物氧化法

Info

Publication number: CN103469661B
Application number: CN201310399943.1A
Authority: CN
Inventors: 腾铁生; 张跃平
Original assignee: XINJIANG GUOLIYUAN INVESTMENT Co Ltd
Current assignee: Shihezi Guoliyuan Environmental Protection Pulping Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103469661A

Abstract

本发明涉及一种采用废弃秸秆为原料制浆的方法。该方法利用农作物废弃秸秆作为原材料，加入一定量微生物菌群，在一定温度一定压力下，进行低温蒸煮，制得高得率的秸秆本色浆。制浆过程避免了污染，提高了得浆率，符合国家资源节约，循环经济，节能减排的产业政策。

Description

秸秆制浆的生物氧化法

技术领域

本发明涉及造纸工艺方法，特别是一种采用废弃秸秆为原料制浆的方法。

背景技术

传统造纸工业在生产过程中对环境的污染非常严重，目前，全国有30%以上的水系受到严重污染，60%以上的污染是由造纸企业的排放造成的。据国家环保局统计，造纸业COD的总排放量高达168.2万吨，占全国工业排放量的33%，位居第一。同时传统造纸工业也是大量消耗森林资源和水资源的消耗型产业，按照国家发改委制定的规划，到2020年国产纸浆达到50%的木浆比例，要消耗木材1.2亿立方米，这一规划意味着我国林木资源肯定满足不了造纸业的需要，因此木材供应主要还得依赖进口。我国目前的技术水平每生产一吨纸，平均耗水量100——120吨，每年生产数千万吨纸所消耗的水达到几百亿吨。

本发明人投入大量的人力物力，借鉴前人的经验，经过多年的技术攻关，研发出这项“生物氧化法秸秆制浆”新技术。采用该技术，新疆国力源投资有限公司在石河子工厂，已经形成了年产五万吨浆纸的规模化生产能力。

发明内容

本发明利用农作物废弃秸秆作为原材料，加入一定量的微生物菌群，在一定温度一定压力下，进行低温蒸煮，从而改变原材料的分子结构，使木素以小分子量溶出，同时秸秆中的果胶，半糖等充分溶出，进而达到软化的目的。再利用常规制浆设备，制得高得率的秸秆本色浆。在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂，利用光电催解作用，在一定条件下生产出高得率秸秆漂白浆。其中，经过蒸煮——挤浆工序后，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用。氧系助剂包括：6%的H₂O₂，4%的NaSiO₃，0.15%的EDTA（螯合剂），0.5%的MgSO₄。

在上述方法中本发明人发现，利用优选的微生物菌群，特别优选的是蜡质芽孢杆菌和青霉菌在1：2.5的比例下加入置有培养基的生物菌池中对材料进行生物代谢作用，低温蒸煮，蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温－80，通过该方法获得了89%的最高收率。

本发明涉及一种利用秸秆打浆造纸的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：１）将秸秆原料风干后切成3-5ｍｍ长；２）将步骤１）得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15-30min，温度为20-35℃；３）将经步骤２）得到的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%加入微生物菌群，低温蒸煮2.5-5小时，4）蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；5）步骤4）后的发酵物，由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；6）常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆；7）在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂，利用光电催解作用，在一定条件下生产出高得率秸秆漂白浆。

优选方式中，微生物菌群是蜡质芽孢杆菌（Bacillus cereus）和青霉菌(Penicillium)，更优选它们在1：2.5的比例下进行。

优选方式中，氧系助剂选自如下一种或几种：6%的H₂O₂，4%的NaSiO3，0.15%的EDTA（螯合剂），0.5%的MgSO4。

优选方式中，步骤3）中低温蒸煮的条件为30-45℃，0.15-0.25MPa。

技术效果

（1）、整个制浆过程中不用碱，彻底舍弃了碱回收，从源头上彻底根除了大量使用碱、氯、硫等化学品对环境造成的严重污染。

（2）、解决了造纸原料的短缺问题，拓宽了原料来源，充分利用农作物废弃秸秆，如稻麦草，玉米秸秆，棉杆等均适用于本技术。

（3）、由于使用微生物菌群及氧系助剂，整个生产过程中，水循环使用，实现了造纸污水零排放。

（4）、符合国家资源节约，循环经济，节能减排的产业政策。

技术优点

（1）、制浆得率高。粗浆得率70-89%之间，与传统制浆相比可提高得率30—44%。

（2）、节约资源。吨浆用电不超过800KW，是传统制浆的30—50%，吨浆用水6—8吨，是传统制浆的1/20，吨浆用气0.6吨，是传统制浆的1/5。

（3）、原料广泛，所有农业废弃秸秆均可用本技术制浆，一条生产线可生产多种原料。

（4）、水处理费用低。吨浆水处理成本50元，是传统制浆水处理费用的1/10。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

将玉米秸秆风干后切成3-5ｍｍ长，将得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15min，温度为20℃；将处理后的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%分别加入酵母、木霉，酵母(Yeast)和木霉(Trichoderma viride)重量比为1：2.5，低温蒸煮（35℃，0.25MPa）5小时，蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；所得发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆，在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂6%的H₂O₂，利用光电催解作用，生产出得率为70%秸秆漂白浆。

实施例2

将玉米秸秆风干后切成3-5ｍｍ长，将得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15min，温度为20℃；将处理后的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%分别加入蜡质芽孢杆菌和青霉菌，蜡质芽孢杆菌（Bacillus cereus）和青霉菌(Penicillium notatum)重量比为1：2.5，低温蒸煮（35℃，0.25MPa）5小时，蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；所得发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆，在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂6%的H₂O₂，利用光电催解作用，生产出得率为89%秸秆漂白浆。

实施例3

将玉米秸秆风干后切成3-5ｍｍ长，将得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15min，温度为20℃；将处理后的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%分别加入蜡质芽孢杆菌和青霉菌，蜡质芽孢杆菌（Bacillus cereus）和青霉菌(Penicillium notatum)重量比为1：1，低温蒸煮（35℃，0.25MPa）5小时，蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；所得发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆，在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂6%的H₂O₂，利用光电催解作用，生产出得率为82%秸秆漂白浆。

实施例4

将玉米秸秆风干后切成3-5ｍｍ长，将得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15min，温度为20℃；将处理后的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%分别加入枯草芽孢杆菌和青霉菌，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和青霉菌(Penicillium notatum)重量比为1：2.5，低温蒸煮（35℃，0.25MPa）5小时，蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；所得发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆，在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂6%的H₂O₂，利用光电催解作用，生产出得率为75%秸秆漂白浆。

实施例5

将玉米秸秆风干后切成3-5ｍｍ长，将得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15min，温度为20℃；将处理后的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%分别加入蜡质芽孢杆菌和青霉菌，蜡质芽孢杆菌（Bacillus cereus）和青霉菌(Penicillium notatum)重量比为1：2.5，低温蒸煮（35℃，0.25MPa）5小时，所得发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基。如此往复，蒸煮液循环使用；常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆，在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂6%的H₂O₂，利用光电催解作用，生产出得率为70%秸秆漂白浆。

实施例6

性能指标对比：

（1）本色浆技术指标对比

。

（2）漂白浆技术指标对比

。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用秸秆打浆造纸的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

1）将秸秆原料风干后切成3-5ｍｍ长；

2）将步骤1）得到的粉碎原料浸渍洗料液中；所述的洗料处理条件为：在水洗下浸渍15-30min，温度为20-35℃；

3）将经步骤2）得到的原料放入发酵罐中，按所述原料重量的0.15%加入微生物菌群，低温蒸煮2.5-5小时；

4）蒸煮到3、4、5小时时分别加入2%、1%、0.5%的吐温80；

5）步骤4）后的发酵物由送料螺旋输送至挤浆机，挤出的生物液回收到生物菌池，由此替代了培养基，如此往复，蒸煮液循环使用；

6）常规制浆设备制得高得率的秸秆本色浆；

7）在SLG磨浆工序和高浓磨浆工序，加入氧及氧系助剂，利用光电催解作用，在一定条件下生产出高得率秸秆漂白浆;

其中，步骤3）所述微生物菌群是蜡质芽孢杆菌和青霉菌，低温蒸煮的条件为30-45℃，0.15-0.25MPa。

2.根据权利要求1所述任一方法，氧系助剂选自如下一种或几种：6%的H₂O₂，4%的NaSiO₃，0.15%的EDTA，0.5%的MgSO₄。