[发明专利]利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造纸浆的工艺，特别是涉及利用褐腐菌生物分解与机械加工结合的纸浆生产方法。

背景技术

纸的发明极大的推动了文明社会的发展，目前世界年人均用纸81.4公斤，中国年人均用纸64.3公斤，中国用纸总量居世界第一位。中国2010年产纸8461万吨，其中进口纸浆3586万吨，其余纸浆主要是废纸回收。

现在普遍应用的造纸生产工艺主要是“碱法”、“亚硫酸盐法”，用大量化学原料来提取出麦草、稻草、芦苇、龙须草、烟杆、甘蔗渣、竹子、木材等原料中的木质素造纸浆。木质素是植物中粘结纤维素的物质，只有分解掉木质素使纤维散开团絮化才能造成纸浆。由此产生了大量化学原料残留物及反应物，这些残留物及反应物被排放到江河里造成污染，被污染水中含有大量悬浮物，COD、BOD，酸碱化合物等有毒物质，对生存环境造成极大污染，即便花费很大成本治理也难以从根本解决，尤其现有草浆生产工艺有70%的原料变成化学污染物排放到了自然环境中。

故而，由于传统造纸浆应用化学法生产工艺，产生大量污水，严重污染环境，全部净化治理需要昂贵的费用，而且制纸浆过程中需消耗大量水、煤、电等，目前普遍应用的传统造纸工艺技术问题亟待解决。

为了解决上述造纸浆的生产工艺问题，世界上1908年就开始了用生物分解的方法来分解各种造纸原料中的木质素的研究，以用生物法取代化学法造纸浆，实现造纸全过程水的零排放，从根本杜绝造纸工业对环境的污染。迄今为止，已发现的自然界中能够降解木质素的微生物种类极其有限，木质素的完全降解被认为是某些真菌和细菌共同作用的结果，其中真菌的作用是主要的，能有效地使木质素矿化的真菌主要是白腐菌和褐腐菌;软腐菌，黑腐菌也可以分泌一些降解木质素的醇类，但是它们分解木质素的能力不是很强，因此研究报道极少。

但由于木质素是无定形大分子结构，稳定性很强，单独白腐菌虽然能降解某些木质素，但其容易被杂菌污染，对环境要求很苛刻，既要潮湿又要通风，同时白腐菌分解木质素需要供给大量氧气，因浆料绝不能侵入水中，所以很难保证温度均匀，供氧均匀，造成成本加大。尽管如此，单独白腐菌降解木质素要在30天以上才能降解60%造纸原料中的木质素，白腐菌的生命周期太短，最长6天，最短5分钟，且白腐菌培养周期太长繁殖速度慢，因此未待降解完毕，白腐菌已经失效。故而单独白腐真菌降解木质素并不适于工业化生产。

鉴于上述生物方法造纸浆存在的难题，目前尚未有工业化的生产，因此该领域的研究空间很大，存有很大空白，如何解决工业化问题是其中首要解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述现有生物造纸浆方法因白腐真菌生命周期短且培养周期太长而不适于工业化生产的问题，而提出一种利用褐腐菌迅速选择性分解造纸浆原料中的多种木质素的生物分解的纸浆生产方法。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，是与机械加工结合，将破碎的原料浸没入褐腐菌菌液的水池中进行生物分解，该水池中褐腐菌的含量为17-35亿个/立方米水，温度保持30-45℃，分解时间6-48小时。

所述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，其中：该水池中另添加有白腐菌、软腐菌和黑腐菌三者中的一种以上，其中白腐菌的含量为7-14亿个/立方米水，软腐菌占的含量为5-10.5亿个/立方米水，黑腐菌的含量为3.5-7亿个/立方米水。

所述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，其中：所述水池中还含有适量菌种复壮营养液。

所述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，其中：所述菌种复壮营养液含量为200-450克/立方米水。

所述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，其加工工序为：破碎——褐腐菌生物分解——疏解——磨浆——筛浆——挤浆，该六道工序中的生产用水循环利用零排放。

所述的利用褐腐菌生物降解木质素的纸浆生产方法，具体步骤如下：

首先，原料破碎

将竹子、木材类材料沿纤维方向压劈、压裂、压酥成碎块，草类材料切段；然后沿纤维方向撕开搓裂成碎条；

第二，生物分解

将搓裂后的碎条浸没入褐腐菌菌液的水池中进行生物分解，温度保持30-45℃；池中每隔2小时用菌水循环浇一次，以均匀分解和均匀温度；，池中菌水不排放，水不够时用其它工序废水补充；分解时间6-48小时，分解后的原浆料碎条中大量木质素被褐腐菌分解成少量CO₂和水，碎条进一步裂解为酥松的纤维束；

第三，疏解