一種製漿廢液生物脫色的方法
2023-10-05 04:11:44 1
專利名稱：一種製漿廢液生物脫色的方法
技術領域：
本發明涉及一種製漿廢液生物脫色的方法，具體是涉及一種利用白腐菌對不同造紙原料的機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液和磺化化機漿廢液進行有效脫色的方法。
背景技術：
機械漿、半化學漿、鹼性過氧化氫機械漿和磺化化機漿製漿工藝是低汙染、高得率的先進位漿工藝方法。國外從70年代起主要用於南美和北美材種的TMP和CTMP製漿，生產新聞紙、高檔印刷紙和包裝紙板。我國從80年代開始引進化學機械漿的製漿技術和裝備，目前已成功地應用於楊木鹼性過氧化氫機械製漿(APMP)工藝(如嶽陽林紙集團、齊齊哈爾造紙有限公司和鴨綠江造紙廠等)、馬尾松熱磨機械漿(TMP)工藝(如廣州造紙股份有限公司)以及落葉松、樺木等北方材種的磺化化學機械漿(CTMP)工藝(如吉林造紙廠、石峴造紙廠等)。由於得率高、能耗低，上述機械法製漿技術已成為製漿造紙工業的重要發展趨勢。
機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液和磺化化機漿廢液的主要汙染物質包括溶出的部分木素分子及其降解產物、碳水化合物及其降解產物、複雜的多酚類化合物、以及低分子質量的有機酸類等。這些廢液具有很深的顏色，達到1500～4500倍，廢水的色度很難用一般的化學或物理-化學方法如絮凝法、超濾法以及生物法如活性汙泥法等去除。到目前為為止，國內外均沒有有效的機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液和磺化化機漿廢液生物脫色的技術與方法。
發明內容
本發明的目的在於克服已有技術存在的缺點，提供一種製漿廢液生物脫色的方法。本發明的脫色率超過70％，廢液經過後續一級生化處理後可以清潔回用。
為達到上述目的，本發明採取了如下技術方案一種製漿廢液生物脫色的方法，包括如下技術步驟1、白腐菌菌株的篩選白腐菌為從熱帶、亞熱帶、溫帶自然環境的森林中腐朽木材經過分離和選擇性培養基(孔徑＞60目的木粉培養基)篩選得到的，並對CTMP製漿廢液主要汙染物質木素及硫化木素分子在3～15天降解率達到5～40％的白腐菌菌株；白腐菌是公開使用的微生物。
白腐菌產生的酶的特性為木素過氧化物酶活性範圍100～1500IU/g；錳過氧化物酶活性範圍100～1500IU/g；漆酶活性範圍100～1500IU/g。
2、白腐菌對機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液和磺化化機漿廢液對適應性馴化將1步驟篩選到的白腐菌以菌絲鮮重為1∶0.1～10的重量比混合，並作為接種源，加入到經稀釋後色度值為20～1500倍的製漿廢液進行馴化；馴化時廢液的加入量為菌絲重量的1000,000～1000,000,000倍(L/g)，不加外源營養，在pH 2～6、溫度18～45℃、通風透光條件下進行培養1～7天。
白腐菌具有對環境的良好適應性，使得馴化其適應特定的待處理廢液環境成為可能。廢液濃度較低的情況下，菌絲體的生長和繁衍旺盛。隨著廢液濃度的提高，菌絲體的生長速度逐漸減慢。經過逐步提高濃度的馴化過程，菌株獲得了對製漿廢液的適應性。
(3)白腐菌接種到好氧生化反應器中培養、生長和掛膜選擇在馴化時生長良好的白腐菌新鮮菌絲接種到有填充床的生化反應器中，接種量為反應器總體積的1∶1000,000～1000,000,000(g/L)；白腐菌經過1～5d的培養，在生化反應器填充劑表面上吸咐、固定、生長和掛膜。
生化反應器中的填充床材料為煤渣、多孔陶瓷、粗束狀尼龍絲繩、泡沫塑料、鋼絲、輕質石塊、片狀有機玻璃或玻璃珠。掛膜為白色的白腐菌菌絲和孢子體的混合物。
所述的好氧生化反應器為串聯式好氧生化反應器、垂直折流好氧生化反應器、氣升式好氧生化反應器、氣體環流式生化反應器、曝氣流動床生化反應器或填充床式生化反應器。所述的好氧生化反應器反應器的體積為8-80,000M3，帶有溫度和pH值檢測與控制裝置。
4、白腐菌對製漿廢液進行脫色將廢液加入白腐菌生化反應器中進行生物脫色反應；反應溫度為25～55℃，pH值為2～6.5，水力逗留時間為5～24h；生化反應不加外源營養；加入到白腐菌生化反應器的廢液CODcr值為300～35000；色度值為150～4500倍。
5、經過白腐菌脫色的廢液經過沉澱處理後，再進入活性汙泥反應器或批序式生化反應器中處理5～18h後，廢液達到國家一級排放標準，並能夠回用，從而減少了用水量，符合國家清潔生產的要求。
與已有技術相比，本發明具有如下有益效果在水力逗留時間6～24h內，白腐菌對製漿廢液(色度值為40～4500倍)的脫色率超過70％，廢液經過後續一級生化處理後可以清潔回用，這一效果是國內外到目前為止，採用絮凝法、超濾法或活性汙染法處理不能達到的。
具體實施例方式
以下結合具體實施例來對本發明作進一步說明。
實施例1造紙原料馬尾松；菌株篩選得到的菌株在12天對磨木木素降解率達到27％的白腐菌射脈側菌，是公開使用的微生物；製漿工藝(磺化化機漿CTMP)化學預處理與磨漿的工藝條件如為NaOH用量2.0％，Na2SO3用量3.0％，液比1∶4，最高溫度90℃，升溫時間40min，保溫時間50min，磨漿濃度24％，所得到的廢液色度為2613倍。
白腐菌馴化以菌絲作為接種源，加入經過稀釋後色度值為1500倍的CTMP製漿廢液；馴化時廢液的加入量為菌絲重量的10,000,000倍(L/g)。不加外源營養，在pH3.5、溫度37℃、通風透光條件下進行培養3天；白腐菌掛膜和脫色生化反應器氣升式填充床生化反應器。反應器體積12M3，溫度35℃，pH值為4.5。加入到白腐菌生化反應器的廢液CODcr值為21762；色度值為2613倍。生化反應在不加外源營養。
表1.經實施例1所述條件處理後的白腐菌脫色結果
實施例2造紙原料桉木；菌株篩選得到的菌株在9天對磨木木素降解率達到23％的白腐菌射脈側菌I-7-11；製漿工藝(鹼性過氧化氫機械漿APMP)化學預處理與磨漿的工藝條件如為NaOH用量3.0％，H2O2用量3.0％液比1∶4，最高溫度80℃，升溫時間45min，保溫時間50min，磨漿濃度18％，所得到的廢液色度為2853倍。
白腐菌馴化以菌絲作為接種源，加入經過稀釋後色度值為1700倍的APMP漿廢液；馴化時廢液的加入量為菌絲重量的100,000,000倍(L/g)。不加外源營養，在pH4.5、溫度40℃、通風透光條件下進行培養5天；
白腐菌掛膜和脫色生化反應器氣升式填充床生化反應器。反應器體積16M3，溫度45℃，pH值為3.0。加入到白腐菌生化反應器的廢液CODcr值為25463；色度值為2853倍。生化反應在不加外源營養。
表2經實施例2所述條件處理後的白腐菌脫色結果
權利要求
1.一種製漿廢液生物脫色的方法，其特徵在於包括如下技術步驟(1)白腐菌菌株的篩選白腐菌為從熱帶、亞熱帶、溫帶自然環境的森林中腐朽木材經過分離和選擇性培養基(孔徑＞60目的木粉培養基)篩選得到的，並對不同製漿廢液主要汙染物質木素及硫化木素分子在3～15天降解率達到5～40％的白腐菌菌種；(2)白腐菌對製漿廢液的適應性馴化將(1)步驟的白腐菌以菌絲或孢子作為接種源，加入到經稀釋後色度值為100～1500倍的製漿廢液進行馴化；馴化時廢液的加入量為菌絲重量的1000,000～1000,000,000倍(g/g)，不加外源營養，在pH2～6、溫度18～45℃、通風透光條件下進行培養1～7天；(3)白腐菌接種到好氧生化反應器中培養、生長和掛膜選擇在馴化時生長良好的白腐菌新鮮菌絲接種到有填充床的生化反應器中，接種量為反應器總體積的1∶1000,000～1000,000,000(g/L)；白腐菌經過1～5d的培養，在生化反應器填充劑表面上吸咐、固定、生長和掛膜；(4)白腐菌對廢液進行脫色將廢液加入白腐菌生化反應器中進行生物脫色反應；反應溫度為25～55℃，pH值為2～6.5，水力逗留時間為5～24h；生化反應不加外源營養；加入到白腐菌生化反應器的廢液CODcr值為300～35000；色度值為150～4500倍。(5)經過白腐菌脫色的廢液經過沉澱處理後，再進入活性汙泥反應器或批序式生化反應器中處理5～18h。
2.根據權利要求1所述的一種製漿廢液生物脫色的方法，其特徵在於(2)步驟所述的製漿廢液為機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液或磺化化機漿廢液。
3.根據權利要求1所述的一種製漿廢液生物脫色的方法，其特徵在於(2)步驟所述的生化反應器中的填充床材料為煤渣、多孔陶瓷、粗束狀尼龍絲繩、泡沫塑料、鋼絲、輕質石塊、片狀有機玻璃或玻璃珠。
4.根據權利要求1所述的一種製漿廢液生物脫色的方法，其特徵在於(3)步驟所述的通用好氧生化反應器為串聯式好氧生化反應器、垂直折流好氧生化反應器、氣升式好氧生化反應器、氣體環流式生化反應器、曝氣流動床生化反應器或填充床式生化反應器。
5.根據權利要求4所述的一種製漿廢液生物脫色的方法，其特徵在於所述的好氧生化反應器體積為8-80,000M3，帶有溫度和pH檢測與控制裝置。
全文摘要
本發明公開了一種製漿廢液生物脫色的方法。該方法由以下步驟組成(1)製漿廢液為機械漿廢液、半化學漿廢液、鹼性過氧化氫機械漿廢液和磺化化機漿廢液。(2)白腐菌的適應性馴化和製漿廢液馴化後，接種到好氧生化反應器中培養、生長和掛膜；(3)白腐菌對製漿廢液脫色過程及溫度與pH值檢測與控制。本發明能對製漿廢液有效脫色，在好氧生化反應器中水力逗留時間5～24h內，白腐菌對製漿廢液(色度值為40～4500倍)的脫色率超過70％，廢液經過後續一級生化處理後可以清潔回用。
文檔編號C12N1/14GK1724414SQ200510035389
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者何北海, 林鹿 申請人:華南理工大學