專利名稱：分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙漿的制造工藝，特別是涉及分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法。
背景技術(shù)：
造紙行業(yè)中的紙漿生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的污染問題是全世界一直未能徹底解決的難題，傳統(tǒng)的化學(xué)制漿法耗水量大，耗能高，排出的生產(chǎn)污水多，污水中含有大量有機(jī)化合物，雖然各國政府都三令五申嚴(yán)格控制紙漿生產(chǎn)排放污水的生化需氧量BOD5、化學(xué)需氧量CODcr、懸浮物SS等排放標(biāo)準(zhǔn)，但仍然無法從根本上解決紙漿造紙行業(yè)的污染問題，尤其在中國，很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)小的造紙廠為了減少治理污水所發(fā)生的經(jīng)濟(jì)成本、常常偷偷排放污水，迫使政府不得不關(guān)閉了很多年產(chǎn)10萬噸以下治污不能達(dá)標(biāo)的中小造紙廠。發(fā)達(dá)國家的紙漿造紙企業(yè)雖都在不斷的研發(fā)和應(yīng)用新的高科技手段來治理制漿造紙所產(chǎn)生的污水，但誰也沒能在所排放的廢水中實現(xiàn)零CODcr、零BOD5、零SS?？偟膩碚f，目前全世界的紙漿生產(chǎn)行業(yè)在治理污染的問題上都是采用”被動治理法”即先是生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生出污水后再去想方設(shè)法治理污水，這是其一；其二是全世界的化學(xué)制漿法在堿回收和污水治理過程中，將大量溶于廢液中的非纖維素物質(zhì)如木素、聚木糖等物質(zhì)全部用鍋爐焚燒了，太可惜了，真是對大自然造物的糟蹋和浪費(fèi)，其中木素在植物原料中含量高達(dá)20％左右，是地球上植物中除纖維素以外第二大有機(jī)元素，木素是植物生長過程中在光合作用下轉(zhuǎn)換空氣中CO2形成的芳香族苯丙烷結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子元素，具有大量活性基因，并有較強(qiáng)憎水性，且不含糖分，完全可改性利用作為高分子樹脂的原料，形成綜合利用，可大大提高紙漿產(chǎn)業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。目前應(yīng)用植物作為制漿的原料，經(jīng)漂白后漿的得率平均在50％左右，也就是說另外50％左右的植物元素物質(zhì)都被放棄掉了，按世界每年紙漿產(chǎn)量計算，每年將有上億噸的有機(jī)生物資源被浪費(fèi)掉了！鑒于上述現(xiàn)有制漿造紙行業(yè)所存在的耗水量大、耗能高、污染嚴(yán)重，資源浪費(fèi)，成本高的五個弊端，一百多年來行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者都在積極不斷的研究試驗，都在急切的想方設(shè)法根治紙漿生產(chǎn)的污染，也確實取得了很多的實際效果，使紙漿生產(chǎn)的廢水中的CODcr、BOD5、SS含量在不斷的降低，但由于傳統(tǒng)的紙漿生產(chǎn)工藝的思維方法有缺欠，是“被動治污方法”，雖有很大努力但終難實現(xiàn)徹底消除污染的零排放，又因為傳統(tǒng)的堿法與亞硫酸鹽制漿法將大量的非纖維有機(jī)物都焚燒和放棄了，所以浪費(fèi)了很多有機(jī)植物資源。
本發(fā)明人在反復(fù)總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，又不懈的努力去以新的思維方法去尋求研究新的生產(chǎn)工藝?yán)碚?，并不斷的反?fù)做試驗摸索和探求。
終于利用跨學(xué)科組合交叉的組合工藝方法研究出變“被動治污”為“主動治污”的分段循環(huán)零排放的生產(chǎn)工藝方法；研究出由單一紙漿纖維制品為多種有機(jī)原料產(chǎn)品的綜合利用生產(chǎn)工藝方法，增加企業(yè)效益，降低紙漿生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法。傳統(tǒng)的堿法、亞硫酸鹽法紙漿生產(chǎn)工藝耗水量大、耗能高、污染嚴(yán)重、浪費(fèi)資源、生產(chǎn)成本高，對污染是采用“被動治理”方法，即先制造出污水再去治理污水，本發(fā)明采用“主動治污法”，即在生產(chǎn)工藝過程中就不讓污水產(chǎn)生和排出，水全部都分段循環(huán)使用了，所以就一點(diǎn)一滴的水都不浪費(fèi)了，也不排放一點(diǎn)一滴的污水，這就徹底解決了紙漿行業(yè)的排污難題。
傳統(tǒng)的堿法、亞硫酸鹽法所生產(chǎn)的漂白紙漿，其漿的得率在50％左右，其余一半非纖維素原料都被廢棄或焚燒，本發(fā)明應(yīng)用超濾(UF)和納濾(MF)膜方法對非纖維物質(zhì)進(jìn)行截留回收，可使其中大部分非纖維素物質(zhì)得到利用，這即節(jié)省了資源又增加了制漿的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。實現(xiàn)了資源的綜合利用，這是一項真正環(huán)保、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)省資源、降低成本的紙漿產(chǎn)業(yè)的一場技術(shù)革命。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特征是應(yīng)用跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)“主動治污”的分段循環(huán)零排放，通過提取非纖維素有機(jī)物質(zhì)實現(xiàn)綜合利用。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
前述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其中所述的跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，是將生物菌酶分解技術(shù)與催化螯合技術(shù)，物理爆解技術(shù)與膜濾技術(shù)，及機(jī)械碾、搓、揉、疏、磨、篩的破解技術(shù)組合起來，根據(jù)不同植物原材料的不同生化成份及植物組織結(jié)構(gòu)的剛性強(qiáng)度情況，采用不同的相適應(yīng)的組合生產(chǎn)加工工藝方法。
前述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其中所述的“主動治污”是將各生產(chǎn)工序中所產(chǎn)生的廢液經(jīng)過超濾(UF)和納濾(MF)膜技術(shù)，將廢液中的各種非纖維素有機(jī)物質(zhì)與色度截留下來，濾過后的潔凈水在本工序中封閉循環(huán)使用，實現(xiàn)了節(jié)約用水和零排放。此項應(yīng)用膜技術(shù)過濾紙漿生產(chǎn)廢水的工藝方法也適合在傳統(tǒng)的化學(xué)制漿生產(chǎn)工藝中應(yīng)用，改排污為零排放。
前述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其中所述的綜合利用是將從超濾(UF)和納濾(MF)膜過濾中截留下來的各種非纖維素有機(jī)物質(zhì)中提取分離加工出木素、半纖維素、糠醛等多種有機(jī)原料產(chǎn)品，實現(xiàn)植物原料的綜合利用，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的堿法、亞硫酸鹽法等化學(xué)制漿法相比較，消除了污染，減少用水量，降低能源消耗，通過綜合利用，提高了植物資源的利用率，增加了產(chǎn)品數(shù)量，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，降低紙漿的生產(chǎn)成本。
綜上所述，本發(fā)明的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)，這種以生物菌酶分解為主，催化螯合為輔，配合物理破解和膜濾技術(shù)及機(jī)械破解的跨學(xué)科組合的交叉組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)零排放和對植物原料的綜合利用，這是制漿行業(yè)一場技術(shù)革命，誠為一新穎、先進(jìn)、科學(xué)而又實用的新發(fā)明。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容給予實施，以下以本發(fā)明的有關(guān)工藝方法做以詳細(xì)說明如后。
具體實施例方式
以下對本發(fā)明分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法的具體實施方式
、要求、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
本發(fā)明分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法其主要是應(yīng)用跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)“主動治污”的分段循環(huán)零排放，通過提取非纖維素有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)品來實現(xiàn)綜合利用。
上述的跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，是首先將植物原料清洗后切斷成木片或草段，再經(jīng)機(jī)械碾壓、粗磨，使原料成為粗纖維絲條，將植物絲條放進(jìn)生物分解池中，應(yīng)用聚木糖酶對植物絲條做預(yù)處理，因為紙漿生產(chǎn)的目的是為了將植物細(xì)胞組織中的木素清理分解出來，木素是與纖維素、半纖維素交織在一起的植物粘結(jié)劑，而聚木糖易沉積在纖維表面，應(yīng)用聚木糖酶能將聚木糖先清理掉，使木素坦露出來有利于一下步對木素的分解。
被聚木糖酶分解完的植物絲條經(jīng)濃縮與螺旋擠漿機(jī)擠干后，再用搓磨分絲機(jī)加工成粗纖維，然后裝進(jìn)有催化劑溶劑的蒸汽壓缸中，催化劑選用有機(jī)醇類、酸類、酚類的溶劑，也可以輔助滲入苛性鈉、蒽醌之類的能潤脹纖維和加速分解的活性劑，經(jīng)升溫到180℃～190℃，壓力達(dá)到1.2Mpa～1.8Mpa，保溫40～120分鐘后爆破釋放，經(jīng)蒸汽爆破的植物纖維絲變的膨松、柔軟、可塑性好，纖維切斷少，纖維組分較多，帚化好，纖維表面碳水化合物含量高，因此纖維與纖維之間結(jié)合力增大，制出紙漿的強(qiáng)度也提高了，磨漿時較易剝?nèi)グg層、初生壁、次生壁外層，徹底將次生壁中層裸露出來。經(jīng)蒸汽爆破后形成初級紙漿，經(jīng)除渣、濃縮和螺旋擠漿后，進(jìn)入生物漂白工序，這段工序中應(yīng)用的是木素過氧化物酶(Lip)及錳過氧化物酶(Mnp)或漆酶(Laccase)，這三種菌酶能對剩余木素進(jìn)一步分解，增加紙漿白度。
經(jīng)生物漂白后紙漿的白度如達(dá)不到使用要求，可繼續(xù)進(jìn)行氧化漂白和過氧化氫漂白，但在過氧化氫漂白之前應(yīng)對紙漿加入一定量的螯合劑，使紙漿中的金屬離子被螯合后不會過多消耗過氧化氫的用量，同時過氧化氫漂白的漿液PH值保持在10.5左右為好。過氧化氫的用量也最好不超過2％。漂白達(dá)標(biāo)的白色紙漿再進(jìn)行反復(fù)除渣、疏解和清洗，并按照漿的使用要求進(jìn)行磨漿、篩分、打漿。
上述的“主動治污”的分段循環(huán)進(jìn)零排放，是將每段生產(chǎn)工序的生產(chǎn)流通液體經(jīng)過濃縮和螺旋擠漿機(jī)縮擠出的廢液用超濾(UF)和納濾(MF)膜技術(shù)進(jìn)行凈化，其中超濾(UF)可以除去20-100nm的顆粒雜質(zhì)，使廢液中的半纖維素、大分子木素、蛋白質(zhì)、微生物等有機(jī)物全部被截留下來，超濾(UF)一般工作壓力在1Mpa以下。納濾(MF)可以除去1nm以上的顆粒物質(zhì)，使分子量大于200～400的各類微小的物質(zhì)元素其中包括有發(fā)色基團(tuán)的小分子木素等98％被截留下來。
因為廢水中的染物多為帶負(fù)電的有色有機(jī)物，它們易被帶負(fù)電的過濾膜所排斥而被截留下來，因此它們對膜也不易產(chǎn)生污染和影響膜的水通量，納濾(MF)的工作壓力不超過2Mpa即可。經(jīng)超濾、納濾處理的水基本上達(dá)到潔凈水指標(biāo)，所以可以循環(huán)使用而不排出。
上述的綜合利用是指通過超濾(UF)/納濾(MF)膜技術(shù)所截留下來的各種非纖維素有機(jī)物，經(jīng)提取和分離加工后，可生產(chǎn)出高純度木素和低分子量木素、半纖維素、糠醛等副產(chǎn)品，由于應(yīng)用本工藝方法生產(chǎn)的木素沒有被硫化，所以木素的苯丙烷結(jié)構(gòu)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樹脂的原材料或作為表面活性劑等很具有經(jīng)濟(jì)價值的有機(jī)化工產(chǎn)品，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也就降低了紙漿的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明提出的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，是通過清洗、碾壓、切斷、生物酶預(yù)處理、蒸汽爆解、生物漂白、氧漂白、過氧化氫漂白、超濾(UF)/納濾(MF)膜處理，機(jī)械搓、揉、疏、磨、篩的跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)了主動治污零排放的環(huán)保與節(jié)水效果，實現(xiàn)了綜合利用降低能耗與節(jié)省資源、降低成本的經(jīng)濟(jì)效果。
上述如此組合工藝的加工方法構(gòu)成的本發(fā)明分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，對現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術(shù)進(jìn)步性。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的設(shè)計人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法的基本內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改，等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特征是應(yīng)用跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)“主動治污”的分段循環(huán)零排放，通過提取非纖維素有機(jī)物質(zhì)實現(xiàn)綜合利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特征在于其中所述的跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，是將生物菌酶分解技術(shù)與催化螯合技術(shù)，物理爆解技術(shù)與膜濾技術(shù)，及機(jī)械碾、搓、揉、疏、磨、篩的破解技術(shù)組合起來，根據(jù)不同植物原材料的不同生化成份及植物組織結(jié)構(gòu)的剛性強(qiáng)度情況，采用不同的相適應(yīng)的組合生產(chǎn)加工工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特征在于其中所述的“主動治污”是將各生產(chǎn)工序中所產(chǎn)生的廢液經(jīng)過超濾(UF)和納濾(MF)膜技術(shù)，將廢液中的各種非纖維素有機(jī)物質(zhì)與色度截留下來，濾過后的潔凈水在本工序中封閉循環(huán)使用，實現(xiàn)了節(jié)約用水和零排放。此項應(yīng)用膜技術(shù)過濾紙漿生產(chǎn)廢水的工藝方法也適合在傳統(tǒng)的化學(xué)制漿生產(chǎn)工藝中應(yīng)用，改排污為零排放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特征在于，其中所述的綜合利用是將從超濾(UF)和納濾(MF)膜過濾中截留下來的各種非纖維素有機(jī)物質(zhì)中提取分離加工出木素、半纖維素、糠醛等多種有機(jī)原料產(chǎn)品，實現(xiàn)植物原料的綜合利用，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種分段循環(huán)零排放與綜合利用的紙漿組合生產(chǎn)工藝方法，其特點(diǎn)是應(yīng)用跨學(xué)科組合交叉的組合生產(chǎn)工藝方法，實現(xiàn)“主動治污”的分段循環(huán)零排放，通過提取非纖維素有機(jī)物質(zhì)實現(xiàn)綜合利用，節(jié)省用水，降低能耗，實現(xiàn)零排放，節(jié)省植物資源，增加多種有機(jī)產(chǎn)品，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)幾百年來紙漿行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化革命，造福于人類社會。
文檔編號D21C11/00GK1891900SQ20061009335
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者葛文宇 申請人:葛文宇