基本介紹
- 中文名：生物製漿
- 類別：工藝技術
- 優點：無污染、無臭味、無懸浮物
- 缺點：廢水排放量大
生物製漿簡介,相關技術簡介,生物製漿套用現狀[1],紙漿市場分析,生物製漿概況,生物製漿必要性,
生物製漿簡介
目前，全世界造紙均採用化學製漿法。化學製漿法排出的污水中含有大量的COD、BOD、SS等有害物。雖然近百年來從事對污水制理的研究，但都不能實現“0”污染。生物製漿法，一改化學製漿的方法，利用麥草、龍鬚草等植物纖維，採用生物分解廢水實現“0”排放，成功地解決了這項全世界許多科學家自從1908年至今仍沒有解決的人類社會第二大工業污染難題。
生物製漿池
生物製漿池相關技術簡介
生物製漿國內外至今難以工業化生產，主要是因為所用生物菌繁殖時的環境條件難以控制，容易被雜菌感染而達不到生物降解的目的。而張健教授和北京前導植物纖維製品研究所科研人員經多年研究，採用FYR6軟腐菌進行誘變提純，使得菌種具有強大降解木素的能力，結合機械方法經上萬次試驗終於突破生物製漿產業化的難題。同時，還解決了用生物菌對紙漿進行漂白的難題。
1、生物分解（FYR6軟腐菌）與機械加工結合的紙漿生產工藝技術：
該菌是FYR6軟腐菌用來降解木素，該軟腐菌為專利發明人張健教授培養的第七代菌種，具有極強的分解木素能力且只分解木素不分解纖維，可在48小時內迅速繁殖，使降解池內FYR6軟腐菌比例占90%，雜菌只占10%，72小時內原料木素降解80%以後利用疏解機對原料疏解，使之帚化進一步降解木素，經除渣與篩漿後達到本色漿。
2、生物漂白及漂白用水零排放的紙漿漂白生產工藝技術：
生物漂白及漂白用水零排放的紙漿漂白生產工藝技術，利用木素過氧化物酶進行漂白取得了良好的效果，可使紙漿白度達到83%以上。該工藝創新點是可以冷漂，一般用木素過氧化物酶漂白時，溫度需要控制在45～55度之間，而冷漂白只需控制在16～19度既可完成，節省了大量的加熱能源。該項專利的另一個創新點為漂液可以利用FYR6軟腐菌處理重新返回木素降解池內循環使用，從而達到零排放無污染的目的。該項目生產工藝、技術內容與傳統化學製漿和生物試驗室製漿方法有許多不同之處。生物製漿較化學製漿法大大節省能源。試驗室內生物製漿方法比較：使用菌種特性不同，試驗室所用菌種為耗氧菌，本項目用厭氧菌，需要陽光，可以冷漂白，水循環利用，零排放。
生物製漿套用現狀[1]
紙漿市場分析
1、傳統造紙工藝弊端分析
2、國內市場分析
我國是個草多木少的國家,農業資源十分豐富且很廉價.以草為原材料,採用傳統化學製漿技術,生產排污十分嚴重,而且化學原料破壞了草的纖維,不但出成率低,而且降低了草漿與成品紙的質量,目前草漿只能生產箱板紙、瓦楞紙、瓦面紙、草紙、紙檔書寫紙、祭祀用紙等低檔產品，採用全新的生物製漿新技術，不會破壞原料植物纖維，可以生產出新聞紙、印刷書寫紙、高檔包裝紙等紙的高端產品。可實現草漿代替木漿的理想效果。
市場對紙與紙板需求量的不斷增加，帶動對紙漿的巨大需求。目前我國紙漿年消耗量在7000多萬噸，紙漿基本需要從國外進口，紙漿市場供不應求，前景十分可觀。採用生製漿新技術生產的草漿成本低、質量好且生產過程無任何污染物的產生，可以部分代替木漿，緩解我國木漿進口的壓力。
3、國際市場分析
全世界目前普遍採用的是傳統的化學製漿法，因此巨大的市場消費帶來的是大量的能源消耗和環境污染。儘管已開發國家工藝技術先進，每噸紙漿的排放污水控制在30噸，COD排放量控制在30-50公斤，但保守估計到2010年全世界造紙行業總的污水排放量將達到332億噸。 生物製漿技術，生產成本低，生產過程的水循環使用，不排出任何污染物，且不破壞植物纖維，生產出的紙漿產品不含任何有毒害的化學劑，是完全綠色環保紙漿，在國際市場上具有極大的競爭優勢，可普遍套用於衛生標準要求高的食品包裝紙、高級日用衛生紙、餐巾紙、婦女衛生紙、香菸添加料等高附加值的紙製品中。
生物製漿概況
造紙行業的污染主要是在製漿生產過程中產生的，目前傳統的都是套用化學製漿法，產生大量的污水，據“中國造紙工業2004年度報告”顯示：2003年造紙行業廢水排放量為31.8億噸，占全國重點統計企業廢水排放量的18.4%，化學需氧量COD排放量152.6萬噸，占全國工業廢水污染物排放量的30%左右，但無論套用多么先進的治污工藝技術和設備，花費多高的治污費用，還是或多或少總要排放含有COD、BOD的具有污染性的污水。
要想徹底解決造紙行業的污染，惟有改變傳統的化學製漿法。
生物製漿法是套用“生物分解（HYH7黑腐菌）與機械加工結合的紙漿生產工藝技術、生物漂白及漂白用水零排放的紙漿漂白生產工藝技術、生物分解（FYR6軟腐菌）與機械加工結合的紙漿生產工藝技術、生物分解（LYH9褐腐菌）與機械加工結合的紙漿生產工藝技術、生物分解（ZYB5厭氧白腐菌）與機械加工結合的紙漿生產工藝技術”的專利技術，可實現零排放，整個製漿工藝過程中的水是循環使用，不存在COD、BOD和懸浮物SS，因為在生物分解過程中，真菌把植物秸稈中紙漿不用的木素、澱粉、果膠、果糖等物質分解生成H2O和CO2，H2O和CO2又生成碳酸，碳酸進一步軟化植物木素利於真菌分解木素，沒有廢物排出。沒有一滴廢水排放。製漿水循環使用。（而化學製漿法是把植物秸稈中紙漿不用的木素、澱粉、果膠、果糖等物質溶於火鹼水後用大量清水洗淨後排放掉造成嚴重環境污染。）這就是徹底解決了世界造紙行業的污染大難題，這是對人類社會的一大貢獻。
由於生物製漿法中的真菌不傷害植物纖維，因此用生物製漿法生產出的麥草漿經“國家紙張質量監督檢驗中心檢測”結果證明（2004年12月10日，NO2004-358檢驗報告），其各項物理性能指標均達到和超過國家規定的各種紙張標準，這就說明草漿可以替代木漿，我國具有十分豐富的稻麥草資源，普及套用生物製漿法可以節省大量進口木漿的外匯。
綜上所述，這種無污染零排放的生產工藝技術無疑是項國際領先專利技術，符合國家的各項政策導向：
1、是環保項目：消除造紙行業污染，淨化國土、造福於子孫後代。
2、是節能項目：節省大量水、電、煤。
3、是扶貧項目：增加全國各地農民收入、變廢為寶，過去很多地區的農民將稻麥草燒掉、污染環境。
6、增加各鄉、鎮、地、市的財政稅收。
7、生物製漿與常規化學製漿各項指標對比一覽表
生物製漿 | 化學製漿 | |
排水 | 0 | 30t-600t/噸漿 |
煤耗 | 0kg/噸漿 | 3000kg/噸漿 |
電耗 | 400度/噸漿 | 1200度/噸漿 |
人員（工資1500元） | 170元/噸漿 | 500元/噸漿 |
萬噸廠裝機總容量 | 580kvA | 1500kvA |
草出漿率 | 58-62% | 28-32% |
70 | 70 | |
4-4.5km | 2.5-3.1km | |
萬噸漿生產線投資（白漿） | 1199.54萬 | 1億 |
生物製漿必要性
1、生態環保項目：根本消除造紙行業的污染，節省大量治污費用
傳統的化學法製造紙漿有兩種方法：
鹼法:石灰法、燒鹼法、硫酸鹽法、預水解硫酸鹽法。
化學製漿法工藝為：備料 ---> 蒸煮（同時投入鹼或亞硫酸鹽）---> 鹼回收 ---> 洗選 ---> 漂白 ---> 磨漿 ---> 抄紙 ---> 整理 等工序，其中蒸煮、洗選、漂白工藝過程中產生大量的廢水，含有高濃度被降解的有機物、懸浮物、和硫醇化合物而散發惡臭氣味，廢液中含有大量的COD、BOD、色度（黑液）、酸鹼物質、有毒物質（松香酸、不飽和脂肪酸、硫化氫、甲基硫、甲硫醚及漂白產生的三氯甲烷等有機氯化物與致癌的二惡英、呋喃等）。
生物製漿技術套用的生物製漿法採用生物分解與機械加工結合的紙漿生產工藝，生物紙漿工藝為：原料不用破碎，直接生物一次分解由真菌將木素及果膠果糖軟化 ---> 機械加工分絲細化 ---> 二次分解由真菌將木素及果膠果糖分解成二氧化碳和水 ---> 菌水洗滌將殘存木素從纖維上進一步清除分解成二氧化碳和水 ---> 疏解細化纖維 ---> 磨漿 ---> 篩漿分離粗細纖維除砂淨化纖維 ---> 常溫生物漂白 ---> 菌水洗滌將殘存雜質從纖維上全步清除分解成二氧化碳和水 ---> 紙漿白度穩定處理 ---> 乾燥後包裝出廠。
全部生產工藝過程中水是循環使用，不排放任何污水；植物木素、果膠、果糖、樹脂被生物酶分解為CO2和H2O，因此不產生任何有機化合物與懸浮物；完全是淨潔生產，不存在污水治理。全部生產工藝過程中全部不用加熱常溫分解常溫漂白。（化學製漿需高溫170度12公斤壓力）
採用生物製漿工藝沒有任何污染物產生,每年可為國家和企業節省大量治理污染資金。
各種製漿方法排污量對比詳見下表:
平均每噸乾紙漿污水排放參數表
生物製漿法 | 已開發國家套用先進化學製漿工藝 | 中國目前套用化學製漿法 | ||
污水排放量 | 木漿（白） | 0 | 10 | 220 |
（m3/t） | 草漿（白） | 0 | 300 | |
製紙 | 0 | 24 | 60 | |
再生紙 | 21 | 80 | ||
COD | 木漿（白） | 0 | 38 | 88 |
(kg/t) | 草漿（白） | 0 | 135 | |
製紙 | 0 | 6 | 6 | |
再生紙 | 4.3 | 9 | ||
BOD | 木漿（白） | 0 | 10.6 | 15.4 |
(kg/t) | 草漿（白） | 0 | 30 | |
製紙 | 0 | 3.2 | 3.6 | |
再生紙 | 2.8 | 3.6 | ||
SS | 木漿（白） | 0 | 18 | 22 |
(kg/t) | 草漿（白） | 0 | 30 | |
製紙 | 0 | 4.5 | 6 | |
4.2 | 6 |
2、節能項目
傳統草漿造紙不僅存在嚴重的環境污染，而且消耗大量的水、電、煤等資源，目前我國少數大型造紙企業生產污水經過處理後，循環投入使用。每生產1噸紙漿除循環使用經過處理的污水外，額外新消耗10噸左右的水。污水處理費用昂貴，利潤大降。
3、降低生產成本
由於生物製漿法採用了全新的生產工藝，可以大量的節約能源和降低能耗，生產過程無任何污染物排放，節省了大量的治污費用，生產成本大大低於傳統化學製漿工藝。以製作草漿為例，生物製漿法每生產一噸乾草漿的成本僅為2000元，是化學製漿法每噸的3500元的57%。
4、扶貧項目：增加農民收入，實現農業可持續發展
我國仍有592個貧困縣，貧困人口還有幾千萬人，均在農村，這些貧困山區擁有的最大資源是草和木，能利用這些低廉的農業廢棄資源來生產高附加值的紙漿，（產品/原料=產料增加值9倍），將會使農民迅速脫貧，可以說這是一種最迅速、最現實、最可行、最持久的脫貧致富方法之一。
在我國農村的大部分地區稻麥草處理始終是個難題，因其沒有太大的利用價值，往往被農民焚燒掉，焚燒又會產生煙霧污染，甚至出現影響飛機起降的現象。生物製漿新技術以麥草、稻草、蘆葦、蔗渣、竹子、等農作物秸桿作為製作紙漿的原料，平均每畝麥田至少能為農民增加100元收入。
5、減少國家外匯支出，草漿代替木漿，替代進口
紙漿及紙製品進口已成為我國第三大外匯消費商品，每年花費外匯已高達100多億美元。套用生物製漿法，提高了草漿的質量，使新聞紙、書寫紙、包裝紙、複印紙及高檔紙等紙張生產不再依賴進口的木漿，這即節省了外匯又降低了紙張生產成本。
6、增加稅收
每建一座年產1萬噸的生物紙漿廠，投產後正常年份平均每年向財政上繳787萬元人民幣稅收，算是創稅大戶。可救活已被查封關閉的小造紙廠。凡已被關停的各村鎮的小造紙廠大都是由於污染的原因，如今有了生物紙漿廠提供紙漿即可恢復生產，安排就業，創造利稅。
