CN110318288A - 一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，包括以下步骤：一、生产瓦楞纸：（1）秸秆切断；（2）干法除尘；（3）水膜除尘；（4）热水抽提洗涤除砂；（5）连续蒸煮水解处理；（6）喷放接收；（7）多级逆流洗涤；（8）先进行高浓磨浆；（9）熟化处理；（10）再进行高浓磨浆和低浓磨浆；（11）瓦楞纸生产。二、生产天然气：（1）厌氧处理；（2）好氧处理；（3）将厌氧处理生产的沼气净化后，得到天然气；三、生产有机肥。本发明提供的生产瓦楞纸、天然气和有机肥的方法环境友好，过程废水资源化利用，可提高我国瓦楞纸等工业包装纸自产浆料的能力，缓解我国纤维原料缺乏的难题，减少对进口废纸的依赖。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，具体说涉及一种利用秸秆生产瓦 楞纸、天然气、有机肥的方法。
背景技术
我国木材资源缺乏，瓦楞纸等工业包装纸主要原料是回收废箱板 纸，主要来源有国内回收废纸和进口废纸。
2017年，我国瓦楞箱板等工业包装纸总产量4720万吨，占中国 造纸总体产量11130万吨体量的42％；我国是世界废纸进口第一大国， 2017年进口废纸2572万吨；纸类产品的20％以上，随货物出口和一 次性消费用纸损失；另有大约20％左右做为书籍资料等存储起来，国 内废纸回收量已经超过5000万吨，接近回收极限；特别是工业包装 纸(废纸箱)产品，由于多次回收循环再利用，导致纤维强度、得率 下降，纤维品质越来越差，致使化学助剂的用量增加，污水处理费用 增加；只能靠进口OCC(废箱板纸)来增加新鲜纤维的加入，以提高 纤维强度和得率。
历史上，我国的瓦楞箱板等工业包装纸的自制浆生产，主要以植 物秸秆为原料，使用半化学法，加入碱性化学药品进行蒸煮制浆，由 于污染严重、技术落后、效能低下，自上世纪90年代，已全部逐步 关停；现在生产运行的瓦楞箱板等工业包装纸企业，大部分采用国内 回收废纸和进口废纸为原料；我国的第一大废纸进口来源是美国，由 于限制进口废物等原因，导致近两年原料和成品市场像过山车一样剧 烈波动，严重影响了整个行业的健康发展。
我国是货物贸易顺差大国，也就是说，出口货物量远大于进口货 物量，这就导致大量工业包装物随出口货物一起出口，使工业包装纤 维原料一直处于总量净减少状态，更加剧了纤维原料的短缺。
纤维原料缺乏，将是我国长期的痛点，解决我国瓦楞箱板等工业 包装纸用自产纤维浆料，可减少对进口废纸的严重依赖，降低整个行 业的成本，具有重大的战略意义和长远的经济意义。
禾本科植物秸秆原料的组分，灰分2.5-6％，稻草可以达到16％； 冷水抽出物2.5-8％；热水抽出物达13-29％(秸秆样品在蒸馏水中煮 沸180min后损失的物质，主要是水溶性的糖、植物碱、环多醇、单 宁、色素，以及胶质、粘液、淀粉、果胶质、多乳糖等多糖类物质，大部分具有良好的生化降解性)；1％氢氧化钠抽出物27-40％，麦草和 稻草可以达到45-48％(秸秆样品1％氢氧化钠溶液中煮沸60min后损 失的物质，主要是部分低分子量木素、多戊糖、多己糖、树脂酸及糖 醛酸等)；多戊糖(主要是阿拉伯糖和木糖)18-26％；纤维素36-44％； 木素含量14-23％，且分子量分布范围广，平均分子量约为 8000-10000，其中20000以上大约5％，10000以下约占75％，结构单 元中酚羟基含量较高，约有35-45％的酚型结构，其他酸性基团也较 木材多；秸秆类物料的半纤维素主要是4-O-甲基葡萄糖醛酸、阿拉 伯糖、木糖的复合多糖聚合物。
阔叶木材原料的组分，灰分0.2-0.7％；冷水抽出物1-1.7％；热 水抽出物1.6-3.5％；1％氢氧化钠抽出物17-22％；多戊糖(主要是木 糖)21-29％；纤维素49-55％；木素18-23％，平均分子量约为 16000-20000，其中20000以上大约24％，10000以下约占43％，只有 约20-30％的酚型结构单元；半纤维素主要是4-O-甲基葡萄糖醛酸和 木糖的复合多糖聚合物。
从纤维形态来看，禾本科植物秸秆原料纤维平均长度1.3-2.0mm， 长宽比110-174；以阔叶木材速生杨为例，纤维平均长度0.8-1.3mm， 长宽比40-64；仅从纤维形态来看，秸秆纤维要优于速生阔叶木材。
化学浆在蒸煮过程中，要求尽量脱除木素，保留纤维素和半纤维 素；瓦楞纸用浆的制造方法和使用目的，不同于化学浆，要求在保留 纤维素和半纤维素的同时，也要保留木素以保持纸浆的强度和得率， 以提高瓦楞纸的挺度、环压强度等指标；木素作为植物细胞之间的黏 结物和细胞壁的填充物，使植物体具有刚性，阔叶木材木素平均分子 量是秸秆物料的两倍，采用同样工艺技术，以木材为原料生产的瓦楞 纸用浆，强度指标要远好于秸秆原料生产的纸浆，这是主要原因之一。
作为植物秸秆原料，生产瓦楞纸用浆，如果加入氢氧化钠等化学 品，大部分1％氢氧化钠抽出物组分将进入蒸煮液，较高灰分含量中 的一大部分，主要是硅酸盐类无机物也以胶体物状态进入蒸煮液，使 蒸煮液不仅溶解物含量高，且粘度高，滤水性差，洗涤用水增加，导 致废水浓度较低且量大，由于碱性降解物的生化降解性较差，一般 BOD5/COD不超过0.35，属于难降解废水，废水处理设施的投资和运 行费用极高，且难以达标，这也是历史上大量这类工厂没能生存到今 天的主要原因。
还有采用蒸汽爆破的方式处理秸秆物料，再经过磨浆作为瓦楞纸 浆配料使用，由于没有充分的洗涤和纤维润涨过程，爆破方向选择性 差，产生大量纤维碎片，大部分是喷放冲击波击碎的径向断裂碎片， 并不是从内部纤维各个润涨点形成的轴向撕裂，从而无法形成纵向撕 裂为主的细纤维化形态；没有使物料微细纤维化，产生可以氢键结合 的位点较少，严格意义上讲，这种方法制作的物料，不能算作纸浆， 不具备纸浆所需的技术特性，无法单独使用生产纸，只是作为配料使 用的，或在废纸浆中掺入、或在化学浆中掺入生产纸品；配入的产品 有瓦楞纸或餐盒、餐盘等纤维压制品；还有一类方法，是将秸秆原料 切断浸渍后，直接使用高浓磨浆机或双螺杆制浆机与高浓磨浆机组合 进行磨浆，这种产品的品质与上述方式一样，用途与作用也基本一致； 所制备的“纸浆”不具备纸浆的技术特征，是生产不出瓦楞纸等纸制 品的，只能作为少量配料使用。
热水抽提洗涤，使可抽提物大量溶出，抽提后的物料组分集中于 纤维素、半纤维素和木素；物料孔隙率增加，纤维润涨更好；在不加 化学品的高温蒸煮水解处理过程中，秸秆含有的较多的酚羟基、羧基 等酸性基团，以及乙酰化聚糖水解产生的乙酸和糖醛酸基，使蒸煮液 ph值降至2.0-5.0，降低的ph值，使半纤维素水解进程加快；半纤 维素降解生成的4-O-甲基葡萄糖醛酸、阿拉伯糖和木糖，进入蒸煮 液，具有良好的生化降解性，而天然气的主要成分是甲烷，厌氧产生 甲烷的途径就是有机物先降解为乙酸，才能再降解为甲烷；去除大部 分热水抽提物的物料，其半纤维素降解产物相对纯净，也可进行高值 化利用；半纤维素的大量降解，使物料孔隙率更高，剩余组分中主要 是纤维素和木素，在高温蒸煮水解酸性条件下，木素发生缩合反应， 同时由于有化学键连接的半纤维素大量降解产生的空洞效应，木素分 子的空间结构和位置将发生变化和位移；而纤维素和木素之间没有化 学键连接，只有氢键作用，充分润涨的纤维，扩大了木素与纤维素的 氢键作用距离，降低了这种氢键结合力，更容易在喷放及磨浆外力作 用下分离开，产生类似于化学制浆蒸煮溶出反应物的效果；孔隙率增 加促进了纤维的润涨(润涨主要发生在纤维素的无定型区)，使物料组织结构内部吸收的水分量和分布范围更大，喷放过程中，这些水分 的爆破点就多，范围也大，充分的纤维润涨，使微细纤维之间的氢键 结合力下降、柔韧性增加，使物料纤维束大部分沿无定型区纤维轴向 撕裂，并呈现出微细纤维化形态，细微纤维裸露出大量的羟基，产生 类似于打浆的作用，出现大量的氢键结合位点，为提高纤维结合强度 创造了条件；并且可在蒸煮水解喷放后物料的多级逆流洗涤水中，检 测出大量悬浮游离态木素，充分证明上述分析的正确性；这种浆料具 有较好的磨浆适应性，虽然保留较多的木素，但纤维交织能力较好， 纤维氢键结合能力强，可满足制备优质瓦楞纸的要求；这也是与上述 蒸汽爆破物料的根本区别之处。
纤维素分子的葡萄糖基的α-苷键，对酸的抵抗力较弱，在酸性、 适当的温度和处理时间条件下，纤维素也可以发生水解反应，产生水 解纤维素、纤维素糊精、低聚糖、纤维二糖，最后水解为葡萄糖，也 进入蒸煮液；纤维素的水解，是深度润涨结果，也会提高喷放撕裂效 果，增加物料的比表面积，提供更多的氢键结合位点；在化学浆生产 中，木素大部分脱除，纤维基本裸露出来，要尽量保护，这种水解现 象是要竭力避免的。
作为木材原料，半纤维素和木素含量与秸秆物料相近，但其木素 的分子量分布范围窄，平均分子量是秸秆原料的大约2倍；灰分含量 仅有秸秆原料的不到十分之一，热水抽出物仅有秸秆原料的十分之一 至四分之一，纤维素含量高出将近15％，所以能够生产出质量较高的 瓦楞纸用浆，而且废水容易处理。
在不加化学品的高温蒸煮水解处理过程中，随着ph值的降低， 半纤维素降解物大量溶出，还有热水抽出物提前洗涤出来，使物料纤 维素和木素含量已经高于木材原料；另外，在酸性条件下，木素相互 之间发生缩合反应，变成分子量更大的木素，而且结构和化学性质更 稳定；对化学制浆来说，这是最不希望发生的，但生产瓦楞纸用浆， 却可以提高原料的刚性强度，进而提高瓦楞纸的挺度、环压强度等重 要指标，使瓦楞纸浆的品质提升。
秸秆物料处理过程中，水膜除尘循环喷淋水、热水抽提洗涤水， 主要是水溶性的糖、植物碱、环多醇、单宁、色素以及胶质、粘液、 淀粉、果胶质、多乳糖等多糖类物质，大部分具有良好的生化降解性， 实际溶出量约5-15％；多级逆流洗涤水，主要是半纤维素降解物4-O- 甲基葡萄糖醛酸、阿拉伯糖和木糖，还有一些低分子量水溶物、有机 酸和胶体物，也具有良好的生化降解性；以上是高浓度废水，BOD5/COD 比值约0.6-0.85，具有很好的生化降解性(传统制浆造纸行业废水 BOD5/COD比值普遍小于0.35)，进厌氧处理生产沼气并净化为天然气； 生物天然气是我国大力鼓励发展的产业，可优先并网进入城市燃气管 道系统；生物质原料以液态形式厌氧产沼气，效率远远高于秸秆整体 厌氧发酵产沼气的方式。
植物碎屑、厌氧和好氧污泥、气浮浮渣等混合发酵，用于生产有 机肥。
系统仅加入少量氧化钙，与有机酸反应生成有机酸钙盐，用于调 节ph值，ph值提高至ph6.5-7.5，氧化钙遇水生成氢氧化钙，溶解 度较低，在厌氧处理、好氧处理和发酵过程中，水系统中有大量二氧 化碳产生，使溶解的钙离子大部分以碳酸钙的形式沉淀絮凝，并分离 出水系统；氧化钙在磨浆后加入，主要进入低浓废水，在低浓废水进 入好氧处理前，设置气浮除钙设施，去除水中钙离子絮凝沉淀物，通 过循环除钙，减少钙离子在系统内的结垢，并降低进入厌氧塔循环水 钙离子浓度，减少厌氧活性污泥的钙化(废纸中含有大量钙质填料， 以废纸为原料的瓦楞纸厂，使用这种办法有效防止循环水中钙质溶解 物的累积)；且成品瓦楞纸、有机肥、排出系统的泥沙可以带走一部 分无机盐类，不会产生溶解性无机盐类累积；经厌氧处理后的废水， 再经过好氧处理，COD达到300mg/L以下，与低浓废水混合后，在系 统内封闭循环使用，实现生产用水零排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用秸秆生产瓦楞纸、天 然气、有机肥的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种利用秸秆生产 瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，包括以下步骤：
一、生产瓦楞纸：
(1)秸秆切断：将秸秆物料切断，送入干法除尘机，扬起的尘 土和碎屑被引风机吸入水膜除尘步骤；
(2)干法除尘：切断的秸秆物料，在干法除尘机内松散翻转， 将料片上粘附的泥沙筛出并排出系统，然后送入洗涤除砂步骤；扬起 的尘土和碎屑也被引风机吸入水膜除尘步骤；
(3)水膜除尘：引风机送来的含有尘土和碎屑的气流，在喷淋 水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来， 过滤出植物碎屑，分离出泥沙，过滤水再循环使用，至COD值达到一 定数值后，再送厌氧处理产沼气并净化为天然气；植物碎屑主要是叶、 髓部分，用于生产有机肥料；
(4)热水抽提洗涤除砂：秸秆物料进入抽提洗涤除砂步骤时， 使水溶性物质溶解，并将洗涤水中的泥沙分离出来，输送出系统，抽 提洗涤水循环使用至一定COD值，过滤出植物碎屑，用于生产有机肥 料；过滤水分别送厌氧处理系统和回用至水膜除尘步骤做为喷淋水使 用；
蔗渣、甜高粱秸秆等挤压破碎后的物料为原料，可以直接进入热 水抽提洗涤除砂步骤；
(5)连续蒸煮水解处理：不加化学品对热水抽提洗涤除砂后的 秸秆物料进行蒸煮水解；
(6)喷放接收：接收带有压力的喷放物料；
(7)多级逆流洗涤：来自喷放接收步骤的物料，通过多级逆流 洗涤，将蒸煮过程中的溶解物和胶体物洗出，主要成分是半纤维素降 解物、低分子量溶解物、胶体物和有机酸等，逆流洗涤水送水处理系 统与低浓废水混合，再进厌氧处理产沼气并净化为天然气；
(8)先进行高浓磨浆：洗涤后的物料，进行高浓磨浆，并调节 ph值；
(9)熟化处理：将物料加热软化处理；
(10)再进行高浓磨浆和低浓磨浆：熟化后的物料，再进行高浓 磨浆，再进行低浓磨浆处理；
(11)瓦楞纸生产：使用磨浆后的浆料生产瓦楞纸，也可用于生 产本色薄页纸等产品。
二、生产天然气：
(1)厌氧处理：高浓废水先进行厌氧处理，生产沼气，也可以 将沼气直接引入锅炉燃烧，在此过程中产生的污泥进行浓缩处理；
(2)好氧处理：经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，与部 分低浓废水一起在系统内封闭循环使用，在此过程中产生的污泥进行 浓缩处理；
(3)将厌氧处理生产的沼气净化后，得到天然气；
三、生产有机肥：
厌氧处理和好氧处理生产的浓缩污泥，以及气浮浮渣和植物碎屑 混合，发酵生产有机肥。
作为优选，所述的秸秆切断步骤中，秸秆物料切断长度30-50mm， 合格率85％以上；
所述的水膜除尘步骤中，使用抽提洗涤除砂步骤循环利用后的抽 提洗涤水作为喷淋水，水温40-70℃；喷淋水再循环使用，至COD达 到3000mg/L以上，送水处理系统与多级逆流洗涤水等高浓废水混合 调节COD值，再进入厌氧系统；
所述的抽提洗涤除砂步骤中，洗涤时间5-120min，洗涤水温 60-100℃，洗涤物料含量2-15％；洗涤水循环使用，COD至达到 2500mg/L以上送水膜除尘系统，作为喷淋水使用；达到3000mg/L以 上，送水处理系统与高浓废水混合，再进入厌氧系统；
所述的连续蒸煮水解处理步骤中，秸秆物料进料干度40-50％， 蒸煮水解料水比1:1-4，蒸煮温度143-191℃，蒸煮压力0.3-1.2Mpa， 蒸煮时间20-60min，直接喷放，喷放频率10-12次/min，每次喷出 持续时间0.05-1秒钟，喷放物料浓度15-40％，PH值2.0-5.0，蒸煮 过程不加化学品；
所述的喷放接收步骤中，接收物料浓度15-40％；
所述的多级逆流洗涤水也可进一步提纯或发酵生产高值化产品。
作为优选，所述的生产天然气步骤中，水膜除尘循环喷淋水和秸 秆抽提洗涤水经过固液分离后，与高浓度的多级逆流洗涤水混合调节 COD值，进厌氧处理生产沼气并净化为天然气，也可以将沼气直接引 入锅炉燃烧；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达到 300mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，实现生 产用水零排放。
作为优选，所述的多级逆流洗涤步骤中，脱水设备进口物料浓度 稀释至3-15％，出口浓度15-35％，采用2级以上逆流洗涤方式，洗涤 水COD达到25000-90000mg/l，送水处理系统与低浓废水混合，再进 厌氧系统。
作为优选，所述的高浓磨浆步骤中，磨浆进料浓度25-35％，磨 浆温度90-95℃，磨浆叩解度20-24°SR，进料口加入氧化钙粉末，调 节ph值至ph6.5-7.5。
作为优选，所述的熟化处理步骤中，物料浓度25-35％，熟化温 度95-100℃，时间60-120min。
作为优选，所述的再高浓磨浆和低浓磨浆步骤中，高浓磨浆浓度 25-35％，低浓磨浆浓度4-5％，磨浆叩解度28-32°SR，生产本色薄页 纸等产品，磨浆叩解度38-50°SR。
作为优选，系统回用水全部经过磁化处理，磁场强度为 4000-9000GS；水流通过时间0.5-10秒钟。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、水膜除尘循环喷淋水和热水抽提洗涤水含有的洗出物，主要 是水溶性的糖、植物碱、环多醇、单宁、色素以及胶质、粘液、淀粉、 果胶质、多乳糖等多糖类物质，大部分具有良好的生化降解性，实际 洗涤溶出量大约5-15％；很容易降解生成沼气；分离出这些组分后， 还可以提高后续浆料的滤水性、提高结合力，降低蒸汽和动力消耗； 植物秸秆中的叶、髓部分，主要是储存营养物质的薄壁细胞，纤维和 木素含量较少，分子量较低，容易降解，做为植物碎屑分离出来，适 合用于发酵生产有机肥。
2、本发明的热水抽提洗涤使低分子量水溶物溶出，增加了物料 孔隙率；在蒸煮水解处理过程中，半纤维素降解的同时，纤维素的吸 水润涨作用更充分，使微细纤维间、纤维与木素之间的氢键作用力大 大降低，在喷放释压过程中，纤维素吸水润涨的每个点都会成为爆点， 纤维束更容易从内部产生沿轴向撕裂，也就是出现细纤维化的毛细纤 维，同时更容易撕裂木素结构层；木素是疏水的，高温下会变软，物 料组织内部水分在喷放释压过程中，能对其产生爆破撕裂；有利于纤 维之间形成更多氢键提高瓦楞纸的强度。
3、经过本发明前段处理和逆流洗涤的物料，纤维素和木素组分 比例大大提高，已经超过阔叶木材，其中的薄壁细胞类物质或热水抽 提物已经降至低于速生阔叶木材；在不加化学品的连续蒸煮水解处理 过程中，秸秆物料本身的羧基、酚型结构和高温下变异产生的羧基等 酸性基团，使蒸煮液ph值降至2.0-5.0，在高温和酸性条件下，活 性很高的木素，会发生大量的缩合反应，使木素平均分子量增加，且 缩合后的木素性质趋于稳定；失去低分子量组分的物料孔隙率增加， 木素裸露的比表面积扩大，更促进了缩合反应的进展，进而提高瓦楞 纸浆的挺度和强度；瓦楞纸用浆不同于化学浆，要保留木素以保持纸 浆强度和得率。
4、秸秆木素结构单元中酚羟基含量较高，约有35-45％的酚型结 构，其他酸性基团也较多，活性较强，对阳离子具有强烈的吸引作用； 秸秆中的重金属阳离子，取代酸性基团的氢原子，以不溶性盐的形式 结合在木素中，结合金属阳离子的木素化学性质稳定，包括对酸、碱 及一般氧化剂也很稳定，不会形成游离态的金属阳离子；金属阳离子 也会以络合物形式结合在木素中；通过能富集重金属元素的植物，将 重金属元素富集到秸秆中，并通过本发明的方法，以经济可行的方式， 将污染土地的重金属元素转移至瓦楞纸中，实现无害化处理，为修复 重金属污染土地提供一个可行的技术方向。
5、本发明提供的生产瓦楞纸、天然气和有机肥的方法环境友好， 过程废水资源化利用，可提高我国瓦楞纸等工业包装纸自产浆料的能 力，缓解我国纤维原料缺乏的难题，减少对进口废纸的依赖。
附图说明
图1是一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法的流程 示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述；以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
为更清楚的描述本发明一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的 方法，本实施例中首先结合附图对本发明进行描述。
实施例1
秸秆物料通过皮带输送机连续送入秸秆切断机，将秸秆物料切 断，切断长度30-50mm，合格率85％；再通过皮带输送机送入除尘机； 秸秆物料在辊式除尘机内松散翻转，将料片上粘附的泥沙筛出，然后 通过皮带输送机送入热水抽提洗涤除砂装置，扬起的尘土和碎屑被引 风机吸入水膜除尘系统，含有尘土和碎屑的气流，在温度50℃喷淋 水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来， 过滤出植物碎屑，分离出泥沙，植物碎屑用于生产有机肥；过滤水再 循环使用，至COD达到3500mg/L，送水处理系统与高浓废水混合， 再进厌氧处理产沼气并净化为天然气。
除尘后的物料送入热水抽提洗涤除砂装置，洗涤时间10min，洗 涤水温80℃，洗涤物料含量3.5％(料水比)，至洗涤水COD循环达到 3000mg/L，将洗涤水中的植物碎屑分离出来用于生产有机肥；抽提洗 涤水分别送水膜除尘系统作为循环喷淋水使用、送水处理系统与高浓 废水混合后进厌氧系统；分离出泥沙输送出系统。
洗涤后的秸秆物料进入连续蒸煮水解处理系统，蒸煮温度175℃， 蒸煮压力0.8Mpa，蒸煮时间30min，液比(料水比)1:2，弯管喷放 装置直接喷放，喷放频率10次/min，每次喷出持续时间0.1秒钟， 喷放物料干度30％。
来自喷放接收步骤的物料，采用四级逆流挤压洗涤，挤压机进口 充分稀释至浓度10％，出口浓度35％；四级逆流洗涤提取液进入收集 罐，提取液COD约30000-50000mg/l，送厌氧处理前与低浓废水混合 后再进入厌氧系统。
四级逆流挤压洗涤后的物料，采用高浓磨浆，磨浆进料浓度35％， 温度95℃，叩解度22°SR；磨浆机进口加入氧化钙粉末，调节ph值 至ph6.5-7.5。
高浓磨浆后的浆料进入熟化塔，物料浓度35％，熟化温度100℃， 时间90min，使木素软化，便于后续进一步磨浆。
再进行高浓磨浆，磨浆浓度35％；再进行低浓磨浆，浓度5％；出 浆叩解度30-32°SR，送瓦楞纸机生产瓦楞纸。
水膜除尘循环喷淋水和秸秆抽提洗涤水经过固液分离后，抽提洗 涤水与高浓度的多级逆流洗涤水混合调节COD值，进厌氧处理生产沼 气并净化为天然气；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达 到300mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，生产 用水零排放。
植物碎屑与厌氧、好氧污泥、气浮浮渣混合发酵，用于生产有机 肥。
系统回用水全部经过磁化处理，磁场强度为5000GS；水流通过 时间3秒钟。
实施例2
秸秆物料通过皮带输送机连续送入秸秆切断机，将秸秆物料切 断，切断长度30-50mm，合格率90％；再通过皮带输送机送入除尘机； 秸秆物料在滚筒式除尘机内松散翻转，将料片上粘附的泥沙筛出，然 后通过皮带输送机送入热水抽提洗涤除砂装置，扬起的尘土和碎屑被 引风机吸入水膜除尘系统，含有尘土和碎屑的气流，在温度55℃喷 淋水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来， 过滤出植物碎屑，分离出泥沙，植物碎屑用于生产有机肥；过滤水再 循环使用，至COD达到3300mg/L，送水处理厌氧产沼气。
除尘后的物料送入热水抽提洗涤除砂装置，抽提洗涤时间12min， 洗涤水温70℃，洗涤物料含量5％(料水比)，至抽提洗涤水COD循环 达到2500mg/L，将洗涤水中的植物碎屑分离出来用于生产有机肥； 抽提洗涤水送水膜除尘系统作为循环喷淋水使用；分离出泥沙输送出 系统；抽提洗涤水COD循环达到3000mg/L，送水处理系统与高浓废 水混合后进厌氧处理。
洗涤后的秸秆物料进入连续蒸煮水解处理系统，蒸煮温度170℃， 蒸煮压力0.7Mpa，蒸煮时间40min，料水比1:3，弯管喷放装置直接 喷放，喷放频率12次/min，每次喷出持续时间0.15秒钟，喷放物料 干度23％。
来自喷放接收步骤的物料，采用四级逆流挤压洗涤，挤压机进口 充分稀释至浓度10％，出口浓度35％；四级逆流洗涤提取液进入收集 罐，提取液COD约25000-40000mg/l，送厌氧处理前与低浓废水混合。
四级逆流挤压洗涤后的物料，采用高浓磨浆，磨浆进料浓度30％， 温度90℃，叩解度21°SR；磨浆机进口加入氧化钙粉末，调节ph值 至ph7.0-7.5。
高浓磨浆后的浆料进入熟化塔，物料浓度30％，熟化温度95℃， 时间120min，使木素软化，便于后续进一步磨浆。
再进行高浓磨浆，磨浆浓度30％；再进行低浓磨浆，浓度4％；出 浆叩解度28-30°SR，送瓦楞纸机生产瓦楞纸。
水膜除尘循环喷淋水和秸秆抽提洗涤水经过固液分离后，洗涤水 与高浓度的多级逆流洗涤水混合，再进厌氧处理生产沼气，并将沼气 引入锅炉燃烧；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达到 300mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，生产用 水零排放。
植物碎屑与厌氧、好氧污泥、气浮浮渣混合发酵，用于生产有机 肥。
系统回用水全部经过磁化处理，磁场强度为7000GS；水流通过 时间3秒钟。
实施例3
秸秆物料通过皮带输送机连续送入秸秆切断机，将秸秆物料切 断，切断长度30-50mm，合格率90％；再通过皮带输送机送入除尘机； 秸秆物料在滚筒式除尘机内松散翻转，将料片上粘附的泥沙筛出，然 后通过皮带输送机送入热水抽提洗涤除砂装置，扬起的尘土和碎屑被 引风机吸入水膜除尘系统，含有尘土和碎屑的气流，在温度60℃喷 淋水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来， 过滤出植物碎屑，分离出泥沙，植物碎屑用于生产有机肥；过滤水再 循环使用，至COD达到5000mg/L，送水处理厌氧产沼气。
除尘后的物料送入热水抽提洗涤除砂装置，抽提洗涤时间60min， 抽提洗涤水温98℃，洗涤物料含量10％(料水比)，至抽提洗涤水COD 循环达到4000mg/L，将抽提洗涤水中的植物碎屑分离出来用于生产 有机肥；抽提洗涤水送水膜除尘系统作为循环喷淋水使用；分离出泥 沙输送出系统；抽提洗涤水COD循环达到5000mg/L，送水处理系统 与高浓废水混合后进厌氧处理。
抽提洗涤后的秸秆物料进入连续蒸煮水解处理系统，蒸煮温度 182℃，蒸煮压力1.0Mpa，蒸煮时间40min，料水比1:3，弯管喷放 装置直接喷放，喷放频率12次/min，每次喷出持续时间0.08秒钟， 喷放物料干度23％。
来自喷放接收步骤的物料，采用四级逆流挤压洗涤，挤压机进口 充分稀释至浓度10％，出口浓度35％；四级逆流洗涤提取液进入收集 罐，提取液COD约25000-35000mg/l，送厌氧处理前与低浓废水混合。
四级逆流挤压洗涤后的物料，采用高浓磨浆，磨浆进料浓度30％， 温度90℃，叩解度28°SR；磨浆机进口加入氧化钙粉末，调节ph值 至ph7.0-7.5。
高浓磨浆后的浆料进入熟化塔，物料浓度33％，熟化温度95℃， 时间120min，使木素软化，便于后续进一步磨浆。
再进行高浓磨浆，磨浆浓度33％；再进行低浓磨浆，浓度5％；出 浆叩解度38-42°SR，送包装纸机生产食品包装纸。
水膜除尘循环喷淋水和秸秆抽提洗涤水经过固液分离后，洗涤水 与高浓度的多级逆流洗涤水混合，再进厌氧处理生产沼气，并将沼气 引入锅炉燃烧；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达到 200mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，生产用 水零排放。
植物碎屑与厌氧、好氧污泥、气浮浮渣混合发酵，用于生产有机 肥。
系统回用水全部经过磁化处理，磁场强度为6000GS；水流通过 时间2秒钟。
实施例4
秸秆物料通过皮带输送机连续送入秸秆切断机，将秸秆物料切 断，切断长度30-50mm，合格率90％；再通过皮带输送机送入除尘机； 秸秆物料在滚筒式除尘机内松散翻转，将料片上粘附的泥沙筛出，然 后通过皮带输送机送入热水抽提洗涤除砂装置，扬起的尘土和碎屑被 引风机吸入水膜除尘系统，含有尘土和碎屑的气流，在温度60℃喷 淋水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来， 过滤出植物碎屑，分离出泥沙，植物碎屑用于生产有机肥；过滤水再 循环使用，至COD达到5500mg/L，送水处理厌氧产沼气。
除尘后的物料送入热水抽提洗涤除砂装置，抽提洗涤时间90min， 抽提洗涤水温100℃，洗涤物料含量12％(料水比)，至抽提洗涤水 COD循环达到4500mg/L，将抽提洗涤水中的植物碎屑分离出来用于生 产有机肥；抽提洗涤水送水膜除尘系统作为循环喷淋水使用；分离出 泥沙输送出系统；抽提洗涤水COD循环达到5500mg/L，送水处理系 统与高浓废水混合后进厌氧处理。
抽提洗涤后的秸秆物料进入连续蒸煮水解处理系统，蒸煮温度 191℃，蒸煮压力1.2Mpa，蒸煮时间35min，料水比1:2，弯管喷放 装置直接喷放，喷放频率12次/min，每次喷出持续时间0.06秒钟， 喷放物料干度30％。
来自喷放接收步骤的物料，采用四级逆流挤压洗涤，挤压机进口 充分稀释至浓度10％，出口浓度35％；四级逆流洗涤提取液进入收集 罐，提取液COD约25000-35000mg/l，送厌氧处理前与低浓废水混合。
四级逆流挤压洗涤后的物料，采用高浓磨浆，磨浆进料浓度30％， 温度95℃，叩解度28°SR；磨浆机进口加入氧化钙粉末，调节ph值 至ph7.0-7.5。
高浓磨浆后的浆料进入熟化塔，物料浓度35％，熟化温度95℃， 时间120min，使木素软化，便于后续进一步磨浆。
再进行高浓磨浆，磨浆浓度35％；再进行低浓磨浆，浓度4.5％； 出浆叩解度42-46°SR，送卫生纸机生产本色卫生纸。
水膜除尘循环喷淋水和秸秆抽提洗涤水经过固液分离后，洗涤水 与高浓度的多级逆流洗涤水混合，再进厌氧处理生产沼气，并将沼气 引入锅炉燃烧；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达到 200mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，生产用 水零排放。
植物碎屑与厌氧、好氧污泥、气浮浮渣混合发酵，用于生产有机 肥。
系统回用水全部经过磁化处理，磁场强度为5000GS；水流通过 时间2秒钟。
本发明中用到的设备均为本领域的常用设备，在此不再赘述。 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的 范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提 下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、生产瓦楞纸：
（1）秸秆切断：将秸秆物料切断，送入干法除尘机，扬起的尘土和碎屑被引风机吸入水膜除尘步骤；
（2）干法除尘：切断的秸秆物料，在干法除尘机内松散翻转，将料片上粘附的泥沙筛出并排出系统，然后送入洗涤除砂步骤；扬起的尘土和碎屑也被引风机吸入水膜除尘步骤；
（3）水膜除尘：引风机送来的含有尘土和碎屑的气流，在喷淋水膜和旋流器的作用下，干净空气排空，植物碎屑和泥沙沉降下来，过滤出植物碎屑，分离出泥沙，过滤水再循环使用，至COD值达到一定数值后，再送厌氧处理产沼气并净化为天然气；植物碎屑主要是叶、髓部分，用于生产有机肥料；
（4）热水抽提洗涤除砂：秸秆物料进入抽提洗涤除砂步骤时，使水溶性物质溶解，并将抽提洗涤水中的泥沙分离出来，输送出系统，抽提洗涤水循环使用至一定COD值，过滤出植物碎屑，用于生产有机肥料；过滤水分别送厌氧处理系统和回用至水膜除尘步骤做为喷淋水使用；
蔗渣、甜高粱秸秆等挤压破碎后的物料为原料，可以直接进入热水抽提洗涤除砂步骤；
（5）连续蒸煮水解：不加化学品对经过热水抽提洗涤除砂的秸秆物料进行蒸煮水解；
（6）喷放接收：接收带有压力的喷放物料；
（7）多级逆流洗涤：来自喷放接收步骤的物料，通过多级逆流洗涤，将蒸煮过程中的溶解物和胶体物洗出，主要成分是半纤维素降解物、低分子量溶解物、胶体物、木素和有机酸等，逆流洗涤水送水处理系统与低浓废水混合，再进厌氧处理产沼气并净化为天然气；
（8）先进行高浓磨浆：逆流洗涤后的物料，进行高浓磨浆，并调节ph值；
（9）熟化处理：将物料加热软化处理；
（10）再进行高浓磨浆和低浓磨浆：熟化后的物料，再进行高浓磨浆，再进行低浓磨浆处理；
（11）瓦楞纸生产：使用磨浆后的浆料生产瓦楞纸；也可用于生产本色薄页纸等产品。
二、生产天然气：
（1）厌氧处理：高浓废水先进行厌氧处理，生产沼气，也可以将沼气直接引入锅炉燃烧，在此过程中产生的污泥进行浓缩处理；
（2）好氧处理：经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，与部分低浓废水一起在系统内封闭循环使用，在此过程中产生的污泥进行浓缩处理；
（3）将厌氧处理生产的沼气净化后，得到天然气。
三、生产有机肥：
厌氧处理和好氧处理生产的浓缩污泥，以及气浮浮渣和植物碎屑混合，发酵生产有机肥。
2.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：
所述的秸秆切断步骤中，秸秆物料切断长度30-50mm，合格率85%以上；
所述的水膜除尘步骤中，使用抽提洗涤除砂步骤循环利用后的抽提洗涤水作为喷淋水，水温40-70℃；喷淋水再循环使用，至COD达到3000mg/L以上，送水处理系统与多级逆流洗涤水等高浓废水混合调节COD值，再进入厌氧系统；
所述的热水抽提洗涤除砂步骤中，洗涤时间5-120min，抽提洗涤水温60-100℃，抽提洗涤物料含量2-15%；抽提洗涤水循环使用，至COD达到2500mg/L以上送水膜除尘系统，作为喷淋水使用；达到3000mg/L以上，送水处理系统与高浓废水混合，再进入厌氧系统；
所述的连续蒸煮水解处理步骤中，秸秆物料进料干度40-50%，蒸煮水解料水比1:1-4，蒸煮温度143-191℃，蒸煮压力0.3-1.2Mpa，蒸煮时间20-60min，直接喷放，喷放频率10-12次/min，每次喷出持续时间0.05-1秒钟，喷放物料浓度15-40%，PH值2.0-5.0，蒸煮过程不加化学品；
所述的喷放接收步骤中，接收物料浓度15-40%；
所述的多级逆流洗涤水也可进一步提纯或发酵生产高值化产品。
3.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：
所述的生产天然气步骤中，水膜除尘循环喷淋水和秸秆抽提洗涤水经过固液分离后，与高浓度的多级逆流洗涤水混合调节COD值，进厌氧处理生产沼气并净化为天然气，也可以将沼气直接引入锅炉燃烧；经厌氧处理后的废水，再经过好氧处理，COD达到300mg/L以下，与低浓废水混合后，在系统内封闭循环使用，实现生产用水零排放。
4.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：所述的多级逆流洗涤步骤中，脱水设备进口物料浓度稀释至3-15%，出口浓度15-35%，采用2级以上逆流洗涤方式，逆流洗涤水COD达到25000-90000mg/l，送水处理系统与低浓废水混合，再进厌氧系统。
5.根据权利要求1所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：所述的高浓磨浆步骤中，磨浆进料浓度25-35%，磨浆温度90-95℃，磨浆叩解度20-24ºSR，进料口加入氧化钙粉末，调节ph值至ph6.5-7.5。
6.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：所述的熟化处理步骤中，物料浓度25-35%，熟化温度95-100℃，时间60-120min。
7.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：所述的再高浓磨浆和低浓磨浆步骤中，高浓磨浆浓度25-35%，低浓磨浆浓度4-5%，磨浆叩解度28-32ºSR；生产本色薄页纸等产品，磨浆叩解度38-50ºSR。
8.根据权利要求 1 所述的一种利用秸秆生产瓦楞纸、天然气、有机肥的方法，其特征在于：系统用水全部经过磁化处理，磁场强度为4000-9000GS；水流通过时间0.5-10秒钟。
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