CN1804209B - 零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其特点是零排放、无污染，水封闭循环使用。是以生物分解为主，催化为辅，配合各种物理破解与机械破解交叉组合的加工工艺，并根据不同的植物原料(含木材或非木材纤维原料)的品种及植物的不同生化成份制定不同的组合加工工艺，实现零排放、无污染、无悬浮物、无臭味、节水、节煤、节电、节省原料、降低生产成本的目的。这是一种洁净纸浆生产工艺，彻底改变了传统制浆法或其它制浆法所产生的废液与污水排放，所生产的纸浆纤维质量好，可实现草浆代替木浆，具有巨大社会经济价值，填补了世界生态洁净纸浆生产工艺的空白。

Description

零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺

技术领域

本发明涉及一种制造纸浆的工艺，特别是涉及零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺。

背景技术

目前全世界造纸行业的污染是件令人头痛的事，一方面是国际市场对纸张的需求量在逐年增长，尤其中国市场消费量平均每年以12％的高速度在不断增长，另一方面是造纸行业的污染情况在不断的恶化，中国各大河流、湖泊水质污染的主要来源是造纸行业。1989年由于淮河水质被污染的几乎变成了酱油色，迫使中国政府下令一次性关闭了淮河流域2000多家中小型造纸厂，但在几年后，稍有好转的淮河水又逐渐的变成了酱油色，河水不能用于灌溉，不能饮用，鱼也死光，这是因为一些不负责任的造纸厂家，为了经济利益而对纸浆生产的废液不做处理便偷偷排放的结果。但归根结底最根本原因是目前造纸行业基本上都是应用化学制浆法(造纸行业的污染主要是在制浆阶段)。应用碱法、亚硫酸盐法或酸法制浆、酸法制浆排出的是红色废液，碱法和亚硫酸盐法制浆排出的是黑色废液，这些被排放的废液中含有大量的木素与碳水化合物的降解产物，如硫化木素、甲酸醇、二甲硫醚和二甲基二硫化合物等，这都是能散发出恶臭味的化合物，这就使造浆的废液中含有很高的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮物(SS)及可吸附有机卤化物(AOX)，纸浆的漂白工序大都是采用含氯漂白技术，漂白所排放的废液中含有40多种有机氯化合物，其中包括二恶英之类的致癌有毒物质。据《中国造纸工业2002年度报告》报道，造纸行业废水排放量达31.9亿吨，占全国工业总排放量17.4％，其中化学需氧量COD的排放量占全国工业废水污染物排放量的40.8％，虽然国家环保部门不断的加强针对造纸行业排污的控制指标和加大监管力度，造纸行业自身也不断加大治理污水的措施与投资，科研单位也在不断的提供新的治污技术与方法，这都确实使中国及世界造纸行业的污水排放在逐年得到好转，但问题是：无论多么先进的治污技术手段与工艺设备，都无法彻底根治造纸行业的污水排放达到零污染，使我们的生活环境不断受到造纸排污的伤害。

由于可见，造纸行业的制浆生产工艺过程中废液排放的污染问题是项急待解决的世界性的技术问题。

自二十世纪初期，世界上就有人提出应用生物方法制纸浆以代替化学制浆法，欲实现消除造纸污染，历经一个世纪，各国的专家学者们都为此付出极大的心血，他们针对自然界中唯一具备能分解植物木素的白腐菌群进行反反复复的诱变、杂交甚至应用基因技术来试图提高菌酶对木素的分解能力，但最终证明，生物菌的极限能力只能在试验室条件下经过10-20天时间才能降解掉植物中60％的木素，可是造纸行业需要的纸浆中必须能分解掉90％以上的植物木素，还差30％。直到今天，谁也无法单纯应用生物分解的方法来实现纸浆的工业化生产。

为了减少制浆的污染，人们应用石盘磨浆和钢盘的机械磨浆法，由于所生产出的纸浆中的木素没有被消除，造出来的纸容易变黄，不能长久保存，且浆的纤维硬，使用范围受到限制，如要漂白，就会产生废液污水排放问题.

自90年代开始发展出化学热磨机械制浆法(CTMP)，虽然生产工艺过程中的废液较单纯化学制浆法减少一些，但污染问题仍很严重。

目前无论用什么方法造纸制浆，都存在废液污水排放的弊端。鉴于上述现有纸浆生产工艺所存在废液污水排放的难题，本发明人在总结多年从事生物制浆应用技术研究实践基础上，提出了跨学科、多学科复合组合的制浆生产工艺方案，经长期反复试验，终于研究出一种十分理想的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，它彻底的改变了传统的化学制浆法及其它纸浆生产方法所带来的废液排放与污染。实现了零排放无污染、节水、节电、节煤、节省生产原料、纤维质量优的生态纸浆生产工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺。传统制作纸浆是应用化学蒸煮生产工艺，产生大量废液，例如：用碱法生产麦草纸浆，平均每吨干浆要排出300多吨废液，其中含有1461公斤COD、380公斤BOD、130公斤SS，常常造成一个小造纸厂污染一条河的现象，严重的影响了被污染的河流流域人们的生存环境，中国政府每年都在不断的关停一些中小造纸厂的纸浆生产线，也实属无可奈何之举，本发明的纸浆生产工艺是以生物分解为主，催化为辅，配合各种物理破解与机械破解交叉加工手段，组合出一套新的生产工艺，实现了零排放无污染无悬浮物的生态洁净纸浆制造方法，彻底解决了造纸行业的排污大难题，整个生产过程中的水是循环使用的，点点滴滴不外排，这是一项环保节能的生态平衡新工艺，填补了全世界零排放无污染的洁净纸浆生产工艺技术的空白。

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。

依据本发明提出的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其特点是零排放、无污染，水封闭循环使用。是以生物分解为主，催化为辅，配合各种物理破解与机械破解交叉组合的加工工艺，并根据不同的植物原料(含木材或非木材纤维原料)的品种及植物的不同生化成份制定不同的组合加工工艺，实现零排放、无污染、无悬浮物、无臭味、节水、节煤、节电、节省原料、降低生产成本的目的。

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。

前述的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中所述的生物分解，首先要从白腐菌群中筛选出若干种较优秀的菌种并经过杂交与诱变后，培育出具有很强繁殖分泌酶的生物功能的真菌菌种，这种真菌将参入整个制浆的全部工艺流程，在每个发酵池里，真菌在被挤压搓撕成丝绒状的植物细丝中繁殖分泌大量木素过氧化物酶(Lip)与猛过氧化物酶(Mnp)，菌酶分解了植物木素，还有漆酶(Laccase)与木聚糖酶等菌酶共同参加纸浆的漂白工序。

前述的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中所述的催化辅助是在生产工艺过程中加入少量的碱性催化剂用来软化植物组织，消除植物中的非纤维素成份，如：果胶、淀粉、蛋白质、脂肪等，并能中合植物灰份中的部分杂质使其沉淀，又能催化辅助多段氧化漂白中的过氧化氢漂白。

前述的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中所述的物理破解工艺，是应用压力膨化的原理，将被挤压搓撕过的植物细丝与水一起装进压力罐中，加压到10MP以上，压力罐中的水分子在高压下被渗挤进植物细胞组织中，突然泄压，产生压爆应力，使植物纤维组织进一步裂解破坏而细化，并清除掉部分木素团粒，物理破解法可在整个加工工序中多次配合反复应用，具体应用次数将根据原材料的材质条件决定.

前述的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中所述的机械破解是指对所加工的原料进行切割分段、碾压、搓撕、揉挤、疏解、除碴、磨浆、筛浆、挤浆等系列加工措施，上述机械加工过程首先能破坏被加工植物的组织结构，并与生物分解、催化辅助、物理破解相结合，将被加工植物的原料加工成所需要的纤维纸浆，在加工过程中将根据不同的植物原料的材质与生化成份来安排各道工序的遍数。

本发明与传统的化学制浆法相比较，以麦草纸浆为例，可节省99％的水，节省70％的电，节省88％的煤，节省57％的植物原料，降低53％的生产成本。而更重要的是，整个生产工艺过程中，由于生物细菌的主导分解作用而使整个加工过程中不产生各种化学降解的木素和半纤维素及碳水化合物的降解产物，水中不合有COD、BOD、AOX；不产生悬浮物SS，水不臭，最后一道挤浆工序排出的水又全部返回第一个发酵池中被循环使用了，点点滴滴不外排。植物原料中所带来的泥沙及生产工艺过程中所产生的一些矿物质的化合物，沉淀后集中起来作为副产品，用来制作建筑工程中应用的砖。

综上所述，本发明的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，具有上述诸多的优点，这种以分解为主，催化为辅，配合物理破解与机械破解交叉组合形成一种全新的加工工艺，实现零排放无污染无悬浮物的环保效益，这是一种洁净的生态纸浆生产工艺，是对传统纸浆生产工艺的一场革命，诚为一新颖、先进、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，以下以本发明的最佳实施例并配合附图详细说明如后。

具体实施方式

以下对依据本发明提出的零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺的具体实施方式、流程、特征及其功效，详细说明如后。

能够应用本发明生产工艺来制作纸浆的植物原料很多，包括针叶木与阔叶木等各种木材、树木的枝桠、木材制品的下脚料锯末、木屑、木块等；包括稻草、麦草、芦苇、甘蔗渣等各种草科植物及竹子；包括檀皮、桑皮、麻、棉花等植物韧皮与纤维，都是生态制纸浆的良好原料。

本实施例以芦苇为原料结合附图具体说明生产工艺流程如下：

原料来源：盘锦产芦苇的生化指标：

纤维长度：0.6～1.6mm(算术平均长度：1.12mm，重量平均长度：1.46mm)

纤维宽度：5.9～13.4um

纤维长宽比：115

灰份：5.73％    主要成份是SiO₂

木素：19.28％

纤维素：43.46％

聚戊糖：23.13％

附图说明

图1：用芦苇为原料生态纸浆生产工艺流程示意图。

经上述若干道交叉组合工序可加工出合格芦苇纸浆，纸浆质量可达到制作书写纸、复印纸、印刷纸、涂布纸、铜板纸等各种中高档纸张的标准要求。

本发明提出的零排放无污染的生态纸浆生产工艺，是以生物分解为主，催化为辅，配合物理破解与机械破解交叉组合的生产工艺，实现了零排放、无污染、无悬浮物、无臭味的环保洁净纸浆生产工艺。

上述如此加工工艺程序构成的本发明零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，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零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺方案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)

1.一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其特征是以生物分解为主，催化为辅，配合物理破解与机械破解的交叉组合加工工艺，实现零排放、消除污染和节水的工艺目的，其生产工艺包括如下步骤：

(1)首先对植物原料进行清洗切割分段，再加水碾压，然后进行粗磨加工；

(2)将粗磨加工后的纸浆原料放进1号细菌发酵池做生物分解，再进行搓磨加工后放进2号催化发酵池做生化分解，然后进行一次螺旋揉挤后放进3号细菌发酵池做生物分解，再进行第二次螺旋揉挤；

(3)将经过二次螺旋揉挤的纸浆原料放进4号细菌发酵池内做生物分解，然后进行一次高压膨化，加压到10MPa以上，突然泄压，再放进5号细菌发酵池做生物分解后对其进行第三次螺旋揉挤；

(4)将经过三次螺旋揉挤加工的纸浆原料放进6号细菌发酵池做生物分解，然后进行二次高压膨化，加压到10MPa以上，突然泄压，再放进7号细菌发酵池做生物分解后对其进行第四次螺旋揉挤；

(5)将经过四次螺旋揉挤加工的纸浆原料放进8号细菌发酵池做生物分解，然后进行三次高压膨化，加压到10MPa以上，突然泄压，再对纸浆原料进行O₂漂白、O₃漂白，然后放进9号催化发酵池做生化分解，再做H₂O₂终漂；

(6)将终漂后的白色纸浆放进10号细菌发酵池，再经除渣、疏解、磨浆加工后放进11号细菌发酵池，然后再经除渣、压力筛加工后将纸浆放进最终的12号细菌发酵池，再对纸浆加以浓缩压制成浆餠或制成浆板，沉淀物送到压砖机加工成砖。

2.根据权利要求1所述的一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中最终制做浆板工序压缩出来的水要返回到最前端的1号细菌发酵池内，实现全部加工流程内的水循环使用，达到零排放。

3.根据权利要求1所述的一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中各个“细菌发酵池”内起到生物分解作用的是白腐菌所分泌的木素过氧化物酶与锰过氧化物酶分解了植物木素，还有漆酶与木聚糖酶共同参加纸浆漂白。

4.根据权利要求1所述的一种零排放无污染的生态纸浆组合生产工艺，其中在“催化发酵池”内加入少量碱性催化剂来辅助生物分解和漂白。