CN1891900A - 分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特点是应用跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，实现“主动治污”的分段循环零排放，通过提取非纤维素有机物质实现综合利用，节省用水，降低能耗，实现零排放，节省植物资源，增加多种有机产品，提高企业经济效益，降低生产成本，实现几百年来纸浆行业的产业化革命，造福于人类社会。

Description

分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法

技术领域

本发明涉及一种纸浆的制造工艺，特别是涉及分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法。

背景技术

造纸行业中的纸浆生产过程所产生的污染问题是全世界一直未能彻底解决的难题，传统的化学制浆法耗水量大，耗能高，排出的生产污水多，污水中含有大量有机化合物，虽然各国政府都三令五申严格控制纸浆生产排放污水的生化需氧量BOD₅、化学需氧量CODcr、悬浮物SS等排放标准，但仍然无法从根本上解决纸浆造纸行业的污染问题，尤其在中国，很多乡镇小的造纸厂为了减少治理污水所发生的经济成本、常常偷偷排放污水，迫使政府不得不关闭了很多年产10万吨以下治污不能达标的中小造纸厂。发达国家的纸浆造纸企业虽都在不断的研发和应用新的高科技手段来治理制浆造纸所产生的污水，但谁也没能在所排放的废水中实现零CODcr、零BOD₅、零SS。总的来说，目前全世界的纸浆生产行业在治理污染的问题上都是采用”被动治理法”：即先是生产工艺过程中产生出污水后再去想方设法治理污水，这是其一；其二是全世界的化学制浆法在碱回收和污水治理过程中，将大量溶于废液中的非纤维素物质如木素、聚木糖等物质全部用锅炉焚烧了，太可惜了，真是对大自然造物的糟蹋和浪费，其中木素在植物原料中含量高达20％左右，是地球上植物中除纤维素以外第二大有机元素，木素是植物生长过程中在光合作用下转换空气中CO₂形成的芳香族苯丙烷结构的有机分子元素，具有大量活性基因，并有较强憎水性，且不含糖分，完全可改性利用作为高分子树脂的原料，形成综合利用，可大大提高纸浆产业的综合经济效益。目前应用植物作为制浆的原料，经漂白后浆的得率平均在50％左右，也就是说另外50％左右的植物元素物质都被放弃掉了，按世界每年纸浆产量计算，每年将有上亿吨的有机生物资源被浪费掉了！鉴于上述现有制浆造纸行业所存在的耗水量大、耗能高、污染严重，资源浪费，成本高的五个弊端，一百多年来行业内的专家学者都在积极不断的研究试验，都在急切的想方设法根治纸浆生产的污染，也确实取得了很多的实际效果，使纸浆生产的废水中的CODcr、BOD₅、SS含量在不断的降低，但由于传统的纸浆生产工艺的思维方法有缺欠，是“被动治污方法”，虽有很大努力但终难实现彻底消除污染的零排放，又因为传统的碱法与亚硫酸盐制浆法将大量的非纤维有机物都焚烧和放弃了，所以浪费了很多有机植物资源。

本发明人在反复总结前人经验的基础上，又不懈的努力去以新的思维方法去寻求研究新的生产工艺理论，并不断的反复做试验摸索和探求。

终于利用跨学科组合交叉的组合工艺方法研究出变“被动治污”为“主动治污”的分段循环零排放的生产工艺方法；研究出由单一纸浆纤维制品为多种有机原料产品的综合利用生产工艺方法，增加企业效益，降低纸浆生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法。传统的碱法、亚硫酸盐法纸浆生产工艺耗水量大、耗能高、污染严重、浪费资源、生产成本高，对污染是采用“被动治理”方法，即先制造出污水再去治理污水，本发明采用“主动治污法”，即在生产工艺过程中就不让污水产生和排出，水全部都分段循环使用了，所以就一点一滴的水都不浪费了，也不排放一点一滴的污水，这就彻底解决了纸浆行业的排污难题。

传统的碱法、亚硫酸盐法所生产的漂白纸浆，其浆的得率在50％左右，其余一半非纤维素原料都被废弃或焚烧，本发明应用超滤(UF)和纳滤(MF)膜方法对非纤维物质进行截留回收，可使其中大部分非纤维素物质得到利用，这即节省了资源又增加了制浆的生产经济效益。实现了资源的综合利用，这是一项真正环保、节水、节能、节省资源、降低成本的纸浆产业的一场技术革命。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术措施来实现的。依据本发明提出的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特征是应用跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，实现“主动治污”的分段循环零排放，通过提取非纤维素有机物质实现综合利用。

本发明的目的及解决其主要技术问题还可以采用以下技术措施进一步实现。

前述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其中所述的跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，是将生物菌酶分解技术与催化螯合技术，物理爆解技术与膜滤技术，及机械碾、搓、揉、疏、磨、筛的破解技术组合起来，根据不同植物原材料的不同生化成份及植物组织结构的刚性强度情况，采用不同的相适应的组合生产加工工艺方法。

前述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其中所述的“主动治污”是将各生产工序中所产生的废液经过超滤(UF)和纳滤(MF)膜技术，将废液中的各种非纤维素有机物质与色度截留下来，滤过后的洁净水在本工序中封闭循环使用，实现了节约用水和零排放。此项应用膜技术过滤纸浆生产废水的工艺方法也适合在传统的化学制浆生产工艺中应用，改排污为零排放。

前述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其中所述的综合利用是将从超滤(UF)和纳滤(MF)膜过滤中截留下来的各种非纤维素有机物质中提取分离加工出木素、半纤维素、糠醛等多种有机原料产品，实现植物原料的综合利用，提高生产经济效益。

本发明与传统的碱法、亚硫酸盐法等化学制浆法相比较，消除了污染，减少用水量，降低能源消耗，通过综合利用，提高了植物资源的利用率，增加了产品数量，提高了企业经济效益，降低纸浆的生产成本。

综上所述，本发明的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，具有上述诸多的优点，这种以生物菌酶分解为主，催化螯合为辅，配合物理破解和膜滤技术及机械破解的跨学科组合的交叉组合生产工艺方法，实现零排放和对植物原料的综合利用，这是制浆行业一场技术革命，诚为一新颖、先进、科学而又实用的新发明。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容给予实施，以下以本发明的有关工艺方法做以详细说明如后。

具体实施方式

以下对本发明分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法的具体实施方式、要求、特征及其功效，详细说明如后。

本发明分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法其主要是应用跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，实现“主动治污”的分段循环零排放，通过提取非纤维素有机物质产品来实现综合利用。

上述的跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，是首先将植物原料清洗后切断成木片或草段，再经机械碾压、粗磨，使原料成为粗纤维丝条，将植物丝条放进生物分解池中，应用聚木糖酶对植物丝条做预处理，因为纸浆生产的目的是为了将植物细胞组织中的木素清理分解出来，木素是与纤维素、半纤维素交织在一起的植物粘结剂，而聚木糖易沉积在纤维表面，应用聚木糖酶能将聚木糖先清理掉，使木素坦露出来有利于一下步对木素的分解。

被聚木糖酶分解完的植物丝条经浓缩与螺旋挤浆机挤干后，再用搓磨分丝机加工成粗纤维，然后装进有催化剂溶剂的蒸汽压缸中，催化剂选用有机醇类、酸类、酚类的溶剂，也可以辅助渗入苛性钠、蒽醌之类的能润胀纤维和加速分解的活性剂，经升温到180℃～190℃，压力达到1.2Mpa～1.8Mpa，保温40～120分钟后爆破释放，经蒸汽爆破的植物纤维丝变的膨松、柔软、可塑性好，纤维切断少，纤维组分较多，帚化好，纤维表面碳水化合物含量高，因此纤维与纤维之间结合力增大，制出纸浆的强度也提高了，磨浆时较易剥去胞间层、初生壁、次生壁外层，彻底将次生壁中层裸露出来。经蒸汽爆破后形成初级纸浆，经除渣、浓缩和螺旋挤浆后，进入生物漂白工序，这段工序中应用的是木素过氧化物酶(Lip)及锰过氧化物酶(Mnp)或漆酶(Laccase)，这三种菌酶能对剩余木素进一步分解，增加纸浆白度。

经生物漂白后纸浆的白度如达不到使用要求，可继续进行氧化漂白和过氧化氢漂白，但在过氧化氢漂白之前应对纸浆加入一定量的螯合剂，使纸浆中的金属离子被螯合后不会过多消耗过氧化氢的用量，同时过氧化氢漂白的浆液PH值保持在10.5左右为好。过氧化氢的用量也最好不超过2％。漂白达标的白色纸浆再进行反复除渣、疏解和清洗，并按照浆的使用要求进行磨浆、筛分、打浆。

上述的“主动治污”的分段循环进零排放，是将每段生产工序的生产流通液体经过浓缩和螺旋挤浆机缩挤出的废液用超滤(UF)和纳滤(MF)膜技术进行净化，其中超滤(UF)可以除去20-100nm的颗粒杂质，使废液中的半纤维素、大分子木素、蛋白质、微生物等有机物全部被截留下来，超滤(UF)一般工作压力在1Mpa以下。纳滤(MF)可以除去1nm以上的颗粒物质，使分子量大于200～400的各类微小的物质元素其中包括有发色基团的小分子木素等98％被截留下来。

因为废水中的染物多为带负电的有色有机物，它们易被带负电的过滤膜所排斥而被截留下来，因此它们对膜也不易产生污染和影响膜的水通量，纳滤(MF)的工作压力不超过2Mpa即可。经超滤、纳滤处理的水基本上达到洁净水指标，所以可以循环使用而不排出。

上述的综合利用是指通过超滤(UF)/纳滤(MF)膜技术所截留下来的各种非纤维素有机物，经提取和分离加工后，可生产出高纯度木素和低分子量木素、半纤维素、糠醛等副产品，由于应用本工艺方法生产的木素没有被硫化，所以木素的苯丙烷结构中仍有大量活性基因，又具有憎水性且不含糖，故可以改性利用制作高分子树脂的原材料或作为表面活性剂等很具有经济价值的有机化工产品，提高企业的经济效益，也就降低了纸浆的生产成本。

本发明提出的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，是通过清洗、碾压、切断、生物酶预处理、蒸汽爆解、生物漂白、氧漂白、过氧化氢漂白、超滤(UF)/纳滤(MF)膜处理，机械搓、揉、疏、磨、筛的跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，实现了主动治污零排放的环保与节水效果，实现了综合利用降低能耗与节省资源、降低成本的经济效果。

上述如此组合工艺的加工方法构成的本发明分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，对现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何熟悉本专业的设计人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法的基本内容或依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1、一种分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特征是应用跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，实现“主动治污”的分段循环零排放，通过提取非纤维素有机物质实现综合利用。

2、根据权利要求1所述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特征在于其中所述的跨学科组合交叉的组合生产工艺方法，是将生物菌酶分解技术与催化螯合技术，物理爆解技术与膜滤技术，及机械碾、搓、揉、疏、磨、筛的破解技术组合起来，根据不同植物原材料的不同生化成份及植物组织结构的刚性强度情况，采用不同的相适应的组合生产加工工艺。

3、根据权利要求1所述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特征在于其中所述的“主动治污”是将各生产工序中所产生的废液经过超滤(UF)和纳滤(MF)膜技术，将废液中的各种非纤维素有机物质与色度截留下来，滤过后的洁净水在本工序中封闭循环使用，实现了节约用水和零排放。此项应用膜技术过滤纸浆生产废水的工艺方法也适合在传统的化学制浆生产工艺中应用，改排污为零排放。

4、根据权利要求1所述的分段循环零排放与综合利用的纸浆组合生产工艺方法，其特征在于，其中所述的综合利用是将从超滤(UF)和纳滤(MF)膜过滤中截留下来的各种非纤维素有机物质中提取分离加工出木素、半纤维素、糠醛等多种有机原料产品，实现植物原料的综合利用，提高生产经济效益。