1.本发明属于秸秆制浆技术领域，更具体的说涉及一种秸秆生物法无污染制浆工艺。


背景技术：

2.我国的农作物秸秆资源丰富，现有技术中，秸秆的深度利用主要有：作为动物饲料添加、作为有机肥料、焚烧发电、作为建筑材料小比例添加和作为造纸原材料等。其中，作为造纸原材料在最近几年得到了大力的推广和发展，且将秸秆作为造纸原材料有利于对林木、木材的保护，利于环境的保护，意义深远。
3.现有技术中，秸秆造纸制造技术中，多是通过高温高压蒸煮和强碱水解等方式进行，属于重度污染行业，且纸浆过程中废水、废气产生较多，后续三废处理成本高，从另一方面对环境带来了很大的影响。因此，研发一种基于生物工艺的秸秆造纸工艺是未来秸秆造纸的必然方向，在秸秆生物造纸工艺中，三废少，环境污染小，节能环保。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种秸秆生物法无污染制浆工艺，在整个工艺过程中，无三废排放，环境污染小，且通过本纸浆工艺获得的纸浆浆料制得的纸张弹力好、不易破损和断裂。
5.本发明技术方案一种秸秆生物法无污染制浆工艺，包括如下步骤：
6.s1、将秸秆进行揉丝，然后通过蒸汽软化和杀菌，获得无菌秸秆丝；
7.s2、将无菌秸秆丝进行生物酶处理，获得秸秆粗浆；生物酶包括外切纤维素酶、内切纤维素酶、13-葡萄糖醛酶、木质素过氧化物酶、半纤维素酶、木质素酶、果胶酶和打浆酶的混合酶，获得秸秆粗浆；
8.s3、将秸秆粗浆进行静置沉淀，去除表面漂浮物和沉淀上部的水分，将底部的沉淀与上部少量水分进行混合，获得粘稠粗浆；
9.s4、将粘稠粗浆分为两部分，一部分进行研磨处理，获得秸秆研磨浆料；另一部分进行摩擦分丝处理，获得秸秆丝浆料；
10.s5、分别向秸秆研磨浆料和秸秆丝浆料中加入生物菌进行处理；所述生物菌包括厌氧芽孢杆菌、射脉菌、褐腐菌和多孔菌的混合菌；
11.s6、将分别经过生物菌处理的秸秆研磨浆料和秸秆丝浆料按照1:(0.7～1.2)进行混合，获得秸秆混合细浆料，将秸秆混合细浆料经过再次摩擦分丝处理，获得秸秆细浆料；
12.s7、将秸秆细浆料先进行过滤再进行高温蒸汽灭菌处理，最后加入无菌水进行调浆，获得无菌纸浆浆料。
13.优选地，所述外切纤维素酶、所述内切纤维素酶、所述13-葡萄糖醛酶、所述木质素过氧化物酶、所述半纤维素酶、木质素酶、果胶酶和打浆酶的质量比为(2～4):(1～2):(1～2):(2～4):(2～5):(1～3):(1～2):(1～2)。
14.优选地，所述外切纤维素酶、所述内切纤维素酶、所述13-葡萄糖醛酶、所述木质素过氧化物酶、所述半纤维素酶、所述木质素酶、所述果胶酶和所述打浆酶的质量比为3:1:1:4:4:2:1:1。
15.优选地，所述生物酶的加入量为秸秆的0.1wt％～0.3wt％，所述秸秆含水量不大于25％。
16.优选地，所述生物酶的加入量为秸秆的0.25wt％。
17.优选地，所述厌氧芽孢杆菌、射脉菌、褐腐菌和多孔菌的质量比为(2～4):(2～3):(1～3):(1～2)；所述生物菌的加入量为秸秆的0.1wt％～0.2wt％。
18.优选地，所述厌氧芽孢杆菌、射脉菌、褐腐菌和多孔菌的质量比为3:2:2:1，所述生物菌的加入量为秸秆的0.2wt％。
19.优选地，s2中，生物酶处理温度为20～30℃，处理时间为24～48小时；s6中，生物菌处理温度为20～30℃，处理时间为12～72小时。
20.优选地，s1中，秸秆经过揉丝，获得的无菌秸秆丝的丝长不大于2mm，无菌秸秆丝直径不大于0.5mm。
21.本发明技术方案的一种秸秆生物法无污染制浆工艺的有益效果是：
22.1、通过生物酶对秸秆进行第一次降解，通过生物菌对秸秆进行第二次降解，获得纸浆浆料，在整个工艺过程中，没有化学药剂的添加，无废气排放，无污染废水排放，也无废渣产生，节能环保。
23.2、本纸浆工艺中获得的纸浆浆料，为具有长纤维和短纤维的混合物，利用本纸浆浆料制备的纸张韧性好，不易破损和断裂。
具体实施方式
24.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合具体实施方式对本发明技术方案做进一步的说明。
25.本发明技术方案一种秸秆生物法无污染制浆工艺，包括如下步骤：
26.第一步，将秸秆进行揉丝，然后通过蒸汽软化和杀菌，获得无菌秸秆丝。秸秆经过揉丝，获得的无菌秸秆丝的丝长不大于2mm，无菌秸秆丝直径不大于0.5mm。然后置于蒸箱中，通过蒸汽进行常压蒸制，蒸制时间大致约1小时，蒸制至完全软化，然后冷却至室温，获得无菌秸秆丝，备用。
27.将秸秆进行揉丝处理，利于秸秆丝与生物酶的结合，生物酶更容易与秸秆中的木质素等物质进行生物反应，去除木质素。
28.第二步，将无菌秸秆丝进行生物酶处理，获得秸秆粗浆。具体的是将无菌秸秆丝置于一级处理池，并向一级处理池内加入没过秸秆量的水和生物酶，充分搅拌，然后保持一级处理池内温度为20～30℃，静置发酵处理时间为24～48小时。具体的以温度为27℃下，处理30小时为最佳。若温度较低，适量延长处理时间。
29.本技术方案中生物酶的加入量为秸秆的0.1wt％～0.3wt％，以0.25wt％为最佳。秸秆重量以含水量不大于25％状态下的秸秆量计算。一般的农作物秸秆，经过收割、晾晒、打捆、运输、集中售买交易、暂时存放等，最后进入制浆，其内的水分会在这个过程中大量的蒸发，一般进入制浆的秸秆中的水分在20％～25％左右。
30.本技术方案中的生物酶包括外切纤维素酶、内切纤维素酶、13-葡萄糖醛酶、木质素过氧化物酶、半纤维素酶、木质素酶、果胶酶和打浆酶的混合酶，且外切纤维素酶、内切纤维素酶、13-葡萄糖醛酶、木质素过氧化物酶、半纤维素酶、木质素酶、果胶酶和打浆酶的质量比为(2～4):(1～2):(1～2):(2～4):(2～5):(1～3):(1～2):(1～2)。其中以3:1:1:4:4:2:1:1最佳。
31.外切纤维素酶、内切纤维素酶、13-葡萄糖醛酶、木质素过氧化物酶、半纤维素酶和木质素酶协同作用，完成秸秆纤维的水解、降解，对木质素降解效果好。果胶酶具有分解果胶的效果。打浆酶改善打浆效果，从而改善本纸浆制备的纸张的机械性能。
32.第三步，将秸秆粗浆进行静置沉淀，去除表面漂浮物，获得秸秆净粗浆。具体的是在将经过生物酶处理后的秸秆粗浆，在一级处理池中对秸秆粗浆进行充分搅拌，然后进行静置，静置时间5～7小时，然后滤除表面的漂浮物，同时，将沉淀上方的水分通过泵体进行收集暂存起来，收集起来的水分能够在后面步骤中进行再次利用或者加入下一批秸秆中，实现全程无废水排放。然后是将底部的沉淀与少量水份混合后获得的粘稠粗浆泵出，进行后续第四步的处理。
33.第四步，将上述第三步泵出的粘稠粗浆分为两部分，一部分进行研磨处理，获得秸秆研磨浆料，为纤维短丝；另一部分进行摩擦分丝、帚化处理，获得秸秆丝浆料，为纤维长丝。经过本步骤，获得的浆料中，具有纤维长丝和纤维短丝，使得利用本发明技术方案中的浆料制备的纸张，柔软且韧性好，具有滑润的手感，纸张不易破损后断裂。
34.第五步，分别向秸秆研磨浆料和秸秆丝浆料中加入生物菌进行处理，处理温度为20～30℃，处理时间为12～72小时，其中以温度为27℃，处理时间48小时为佳。此步骤中，将第三步中收集暂存起来的水分别加入秸秆研磨浆料和秸秆丝浆料中，进行水分的再次利用，同时也能利用水中参与的生物酶，实现节能减排降本的目的，且利于保护环境。
35.本技术方案中，所述生物菌包括厌氧芽孢杆菌、射脉菌、褐腐菌和多孔菌的混合菌。厌氧芽孢杆菌、射脉菌、褐腐菌和多孔菌的质量比为(2～4):(2～3):(1～3):(1～2)，以3:2:2:1为最佳。生物菌的加入量为秸秆的0.1wt％～0.2wt％，秸秆重量以含水量不大于25％状态下的秸秆量计算。生物菌的加入量为秸秆的0.2wt％最佳。
36.本技术方案中，利用生物菌对秸秆浆料进行二次处理，使得秸秆中纤维素进行进一步降解，同时，获得的秸秆浆料制备的纸张机械性能好，柔软度和韧度俱佳。
37.本技术方案中，厌氧芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，能够实现对浆料中的蛋白、淀粉等进行水解，能够提高纸浆制备的纸张的滑润感受。射脉菌不仅能分解利用葡萄糖、糊精和可溶性淀粉等碳源，还能够分解利用纤维素和半纤维素。褐腐菌能够降解纤维素和半纤维素。多孔菌能够降解木质纤维素和半纤维素。
38.第六步，将分别经过生物菌处理的秸秆研磨浆料和秸秆丝浆料按照1:(0.7～1.2)进行混合，最佳的按照1:1进行混合，获得秸秆混合细浆料。经过本步骤，获得的浆料中，具有纤维长丝和纤维短丝，且比例为1:1，纤维短丝填充纤维长丝之间空隙，提高纸张的润滑度和柔软度，纤维长丝确保纸张额韧性。使得利用本发明技术方案中的浆料制备的纸张，柔软且韧性好，具有滑润的手感，纸张不易破损后断裂。
39.第七步，将第六步获得的混合细浆料先进行过滤，滤网采用60～100目网筛，通过加压过滤，滤渣回收，滤液再进行高温蒸汽灭菌处理，最后加入无菌水进行调浆，获得无菌
纸浆浆料。经过过滤，可以有效的去除混合细浆料中为被降解秸秆或纤维，进一步确保浆料制备的纸张的性能和品质。
40.本发明技术方案中，通过在常温常压环境下，结合机械设备，制备出生物机械浆料的纸浆，工艺工程简单快速，在整个工艺过程中均无三废产生，环境污染小，且通过本纸浆工艺获得的纸浆浆料制得的纸张弹力好、不易破损和断裂。
41.本发明技术方案中，在制备过程中的收集和暂存的水分等均可实现再次纸浆利用，纸浆过程连续可控。
42.本发明技术方案在上面结合实施方式对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。