生物菌液体机械制浆法 【技术领域】
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
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。
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。
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。
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。(2)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。(3)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。
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”。
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】
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。
本发明的目的制浆方法如下：
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∶1～3∶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；
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％～1％的很低浓度的氢氧化钠溶液浸泡，浸泡的起始温度90～100℃，随后自然降温；吸水、润胀时间10～12h，使干料吸足水分，润胀，在搓丝时减少纤维损伤；
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10min，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31～40℃，浸泡、降解时间不低于48h，液体与原料(绝干重量)的重量比为：6.5或以上∶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，以达到浓度均匀浸泡原料；降解标准：(1)原料自然浸透沉入溶液中；(2)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；
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10min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；
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)。
浆料洗涤：将浆料进行洗涤，以去除杂物和漂白液残留等。
浆料制板：将洗涤后的浆料转入制板设备进行制纸板。
后续工艺流程说明：
液体流向与废液处理、利用：
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。
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；48h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。
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。
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。
发明的效果
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地空白，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】
图1是本发明的制浆工艺流程图。
【具体实施方式】
实施例：
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。
构树、杨树、桉树生物菌液体机械制浆法：
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，沥水。
第二步：将第一步完成后的原料，输入搓丝机挤压、搓丝。
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。
第四步：将第三步完成的原料从菌液中捞出，沥水。然后放入开水中煮10min中，或蒸汽加热10min杀菌(根据条件而定)。
杀菌后的原料在热的状态下输入磨浆机，磨浆。
第五步：漂白，漂洗。
第六步：制纸板。
构树纸样测试表
测定 浆料 测定指标 漂前芯材浆/漂后芯材 浆 漂前全杆浆/漂后全杆 浆 定量g/cm3 60.9/67.5 63.2/60.5 松厚度cm3/g 1.64/1.65 1.80/1.45 裂断长Km 5.6/5.3 5.2/4.5 耐破指数 2.3/2.1 1.8/1.4 Kpa·m2/g 耐折度次 50/30 32/-
测定 浆料 测定指标 漂前芯材浆/漂后芯材 浆 漂前全杆浆/漂后全杆 浆 白度％ISO 50.2/74.5 39.5/70.1 撕裂指数 mN·m2/g 3.8/3.5 5.5/3.5
杨树、桉树纸样测试表(本色浆)
杨树 桉树 定量g/cm3 60.1 60.9 松厚度cm3/g 1.60 1.65 裂断长Km 5.4 5.2 撕裂指数mN·m2/g 3.9 4.1 耐破指数Kpa·m2/g 2.6 1.6
以上检测数据表明，均已达到纸浆要求指标。
菌的来源及培养：
菌种来源：
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。
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℃)。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。
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。
菌种培养：
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。
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：pH值10.9，适应环境：温度5～50℃，pH值6.5～10.9。
人工驯化方法：
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℃，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。菌落都均匀，活性正常。
放线菌培养基
配方：淀粉琼脂培养基(高氏培养基)
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；
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，搅匀后加入其他药品，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。
灭菌后的培养基，温度降到30℃～35℃时，在超净工作台上接种。然后在摇床上培养24-48h，温度设定在37℃。
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。