一种利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的有机肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机肥，所述有机肥是利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的。所述有机肥的制备工艺是充分利用制浆工艺过程中产生的难以处理的黑液，从源头上解决了制浆工艺中的污染问题，又实现了环境友好化学的标准，有效利用了黑液中的有机质和无机元素，制备得到的肥料符合国家标准。所述制浆黑液的有机质含量稳定，能够满足肥料中的各种营养元素的需求，黑液利用率高。制备得到的肥料，肥效强，营养均衡，适合于植物生长；其中含有的有机质可以有效改善土壤的物理、化学和生物特性，熟化土壤。

An organic fertilizer prepared from black liquor of papermaking produced by alkali pulping process and its preparation method

The invention discloses an organic fertilizer, which is prepared from black liquor produced by alkali pulping process. The preparation process of organic fertilizer is to make full use of the hard-to-treat black liquor produced in the pulping process, solve the pollution problem in the pulping process from the source, realize the standard of environment-friendly chemistry, effectively utilize the organic matter and inorganic elements in the black liquor, and the manufactured fertilizer conforms to the national standard. The pulping black liquor has stable organic matter content, can meet the needs of various nutrient elements in fertilizer, and has high utilization rate of black liquor. The fertilizer prepared has strong fertilizer effect and balanced nutrition, which is suitable for plant growth. The organic matter contained in the fertilizer can effectively improve the physical, chemical and biological characteristics of the soil and ripen the soil.

【技术实现步骤摘要】
一种利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的有机肥及其制备方法
本专利技术属于肥料
，具体涉及一种利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的有机肥及其制备方法。
技术介绍
纸张是与人生活息息相关的重要物品，其已经发展成为包装、印刷、卷烟、文化用品、机械、建材、军工等产业的原材料，造纸工业在各行各业都有广泛的应用，造纸工业的发展直接反映一个国家国民经济和文明建设的水平。我国是一个造纸用纸大国，造纸已成为带动国民经济发展的重要基础工业。根据中国2015年造纸工业年度报告显示，2015年全国纸及纸板生产企业约2900家，全国纸及纸板生产量10710万吨，消费量10352万吨，人均年消费量为75kg，纸浆生产量7984万吨，纸浆消耗量9731万吨，纸品生产和消费量均居世界第一。传统的造纸工艺是将造纸原料经过制浆、调制、抄造、加工等主要处理步骤，其中，制浆为造纸的第一步，也是最为关键的步骤，制浆的过程就是脱出制浆原料中的木质素的过程；该脱除过程主要分为化学制浆法、机械制浆法和半化学制浆法，化学制浆法是应用最为广泛的生产方法，其利用化学药液在通入150℃以上的高温蒸汽的装置内不断蒸煮料片，使制浆原料中的木质素在高温下与化学试剂发生反应生产水溶物，与纤维分离成浆料；化学制浆保留了纤维的天然长度，除去了大部分的木质素，但是浆料得率低，污染大，且在蒸煮过程中，由于化学药剂的加入，使得制备得到的制浆有一种难闻的气味、味道苦涩，在后续的挤水和洗涤过程中，还会产生大量的黑液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，其中约有30～35％的无机物，主要成份是氢氧化钠、碳酸钠、硫化钠、硫酸钠和有机物结合的其他钠盐；还含有65～70％的有机物质，主要成份是木素、树脂、淀粉及低分子化合物等，如果将该黑液直接排放到水体中会造成严重的污染，如含有大量纤维、色素和无机盐的造纸废水会使水体变黑，并有特殊的恶臭味；含高浓度有机污染物的造纸黑液的生化耗氧量(BOD)可高达5000～40000g/L，会大量消耗水中的溶解氧，影响水质；黑液中大量存在的碱性物质会使水体的pH值急剧升高，破坏水体环境的平衡。传统的碱回收技术设备复杂、投资量大，据报道一套碱回收装置一般需要投资3000万人民币以上，而且其日常运行费用也较高，一个日产75～100吨纸浆的纸厂回收碱的成本高达2671元/吨碱，而氢氧化钠的市场价仅为1800元，因而，目前我们多数企业都无力进行碱回收，而是将黑液直接排放或经稀释后直接排放，造成环境尤其是水域的极大污染。目前，采用造纸黑液制备肥料的已有相关报道，而且都没能进行有效的推广，不仅如此，这些技术方案也存在一些问题：(1)成本较高；(2)制备得到的肥料质量差，肥效欠佳；(3)还需要添加其他营养源，且其用量与现有技术中其他方法制备得到的肥料相当；(4)利用方式少，品种单一。有机肥主要来源于植物和/或动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料。经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分。而制浆工艺中产生的黑液中含有大量的上述的有益物质，如果可以得到有效利用，势必会得到一种性能优异、原料来源广泛的有机肥。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的有机肥及其制备方法。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种有机肥，所述有机肥是利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的，所述制备方法包括如下步骤：(a)提取造纸黑液；(b)加入菌种液，进行发酵反应，得到发酵后的混合产物；(c)向步骤(b)的混合产物中加入等质量的腐殖酸，制备得到混合物料；(d)向步骤(c)的混合物料中加入第二干物质，制备得到有机肥，所述第二干物质是由上述造纸黑液静置沉淀得到；其中，所述造纸黑液来自以下工艺：在包装纸纸浆的制浆工艺中，原料加碱冷浸后经过一次挤浆得到的挤浆水；而该包装纸的制浆原料来自于以下工艺的混合物料：在高档纸纸浆的制浆工艺中，禾本类植物初次加碱软化后连续经过第一次挤浆和第二次挤浆得到的挤浆水；以及将该挤浆水经静置沉淀得到的第一干物质。根据本专利技术，在步骤(a)中，所述的黑液的pH为大于等于10，例如pH为10-12；在步骤(a)中，所述造纸黑液的提取方法为现有技术中已知的任一种方法，例如从挤浆机排放到沉淀池静置冷却；所述黑液的含水量为小于等于40％，优选为10-35％，且为浓稠状态，达到物料在手中不滴水的程度。根据本专利技术，在步骤(b)中，所述菌种液的加入量为黑液体积的1/(20-35)，例如1/(20-25)，1/(25-30)，1/(30-35)，所述菌种液含有地衣芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌；且保证每毫升中含有15～25亿活性菌种；所述菌种液中具体各种菌的严格配比并不是必须的，通常来讲可以相同或者相当。根据本专利技术，在步骤(b)中，所述的发酵反应为好氧发酵，优选地所述的发酵反应的时间为3天-15天，例如7天；所述的发酵在常温下进行(如20℃)，且发酵过程中产生热量可使温度达到50℃，例如20-50℃。根据本专利技术，在步骤(b)中，所述的发酵后的混合产物的pH为8-10。根据本专利技术，在步骤(b)中，将上述接种菌种液的混合物搅拌均匀静置3～5天后，倒堆肥，再静置3～5天，此过程还可重复1～2次；所述堆肥化发酵过程是一个快速发酵过程，通过该过程可以实现物料的无害化和有机物料生物脱水，为下一工序(腐殖酸的加入)做好准备。根据本专利技术，在步骤(c)中，本领域技术人员可以理解，所述的腐殖酸选自现有技术中已知的酸性腐殖酸产品；根据本专利技术，在步骤(d)中，所述的第二干物质的加入量与腐殖酸相同。根据本专利技术，所述制备方法还包括如下步骤：e)将步骤d)的加入干物质后的混合物料搅拌均匀，放置干燥后粉碎成粉末；或搅拌均匀后送入造粒机中进行造粒，制备得到有机肥。本专利技术中，由于所述黑液的pH较高，菌种液的加入可以有效和黑液中的碱、钠盐、有害物质成分发生反应；经过反应后，黑液和菌种液的混合体系的pH较反应之前降低1-2。根据本专利技术，所述以禾本类植物为原料制备高档纸的制浆工艺包括如下步骤：(1)高档纸用浆料的制备(1.1)对禾本类植物原料进行预处理，得到制浆原料，存储在料仓中；(1.2)从料仓中出来的制浆原料和药剂混合，进行第一次软化处理；(1.3)对步骤(1.2)的第一次软化处理后的混合物料进行第一次挤水处理，得到第一挤浆混合物料和第一挤浆水；(1.4)向步骤(1.3)的第一挤浆混合物料中任选地加入水和/或回用水，进行第二次挤水处理，得到第二挤浆混合物料和第二挤浆水；(1.5)向步骤(1.4)的第二挤浆混合物料中加入水和/或回用水，进行第三次挤水处理，得到第三挤浆混合物料和第三挤浆水；(1.6)将步骤(1.5)的第三挤浆混合物料和药剂混合，进行第二次软化处理；(1.7)将步骤(1.6)的第二次软化处理后的混合物料任选地加入碱或酸调节其pH后进行第四次挤水处理，得到第四挤浆物料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机肥，其中，所述有机肥是利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的，所述制备方法包括如下步骤：(a)提取造纸黑液；(b)加入菌种液，进行发酵反应，得到发酵后的混合产物；(c)向步骤(b)的混合产物中加入等质量的腐殖酸，制备得到混合物料；(d)向步骤(c)的混合物料中加入第二干物质，制备得到有机肥，所述第二干物质是由上述造纸黑液静置沉淀得到；其中，所述造纸黑液来自以下工艺：在包装纸纸浆的制浆工艺中，原料加碱冷浸后经过一次挤浆得到的挤浆水；而该包装纸的制浆原料来自于以下工艺的混合物料：在高档纸纸浆的制浆工艺中，禾本类植物原料初次加碱软化后连续经过第一次挤浆和第二次挤浆得到的挤浆水，混合将该挤浆水经静置沉淀得到的第一干物质。

【技术特征摘要】
1.一种有机肥，其中，所述有机肥是利用碱法制浆工艺产生的造纸黑液制备得到的，所述制备方法包括如下步骤：(a)提取造纸黑液；(b)加入菌种液，进行发酵反应，得到发酵后的混合产物；(c)向步骤(b)的混合产物中加入等质量的腐殖酸，制备得到混合物料；(d)向步骤(c)的混合物料中加入第二干物质，制备得到有机肥，所述第二干物质是由上述造纸黑液静置沉淀得到；其中，所述造纸黑液来自以下工艺：在包装纸纸浆的制浆工艺中，原料加碱冷浸后经过一次挤浆得到的挤浆水；而该包装纸的制浆原料来自于以下工艺的混合物料：在高档纸纸浆的制浆工艺中，禾本类植物原料初次加碱软化后连续经过第一次挤浆和第二次挤浆得到的挤浆水，混合将该挤浆水经静置沉淀得到的第一干物质。2.根据权利要求1所述的有机肥，其特征在于，在步骤(a)中，所述的黑液的pH为大于等于10，例如pH为10-12；所述黑液的含水量为小于等于40％，优选为10-35％；在步骤(b)中，所述菌种液含有地衣芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌；且保证每毫升中含有15～25亿活性菌种；在步骤(b)中，所述的发酵反应为好氧发酵，优选地所述的发酵反应的时间为3天-15天，例如7天；所述的发酵在常温下进行(如20℃)，且发酵过程中产生热量可使温度达到50℃，例如20-50℃。在步骤(b)中，所述的发酵后的混合产物的pH为8-10。在步骤(d)中，所述的第二干物质的加入量与腐殖酸相同。优选地，所述制备方法还包括如下步骤：e)将步骤d)的加入干物质后的混合物料搅拌均匀，放置干燥后粉碎成粉末；或搅拌均匀后送入造粒机中进行造粒，制备得到有机肥。3.根据权利要求1或2所述的有机肥，其特征在于，所述以禾本类植物为原料制备高档纸的制浆工艺包括如下步骤：(1)高档纸用浆料的制备(1.1)对禾本类植物原料进行预处理，得到制浆原料，存储在料仓中；(1.2)从料仓中出来的制浆原料和药剂混合，进行第一次软化处理；(1.3)对步骤(1.2)的第一次软化处理后的混合物料进行第一次挤水处理，得到第一挤浆混合物料和第一挤浆水；(1.4)向步骤(1.3)的第一挤浆混合物料中任选地加入水和/或回用水，进行第二次挤水处理，得到第二挤浆混合物料和第二挤浆水；(1.5)向步骤(1.4)的第二挤浆混合物料中加入水和/或回用水，进行第三次挤水处理，得到第三挤浆混合物料和第三挤浆水；(1.6)将步骤(1.5)的第三挤浆混合物料和药剂混合，进行第二次软化处理；(1.7)将步骤(1.6)的第二次软化处理后的混合物料任选地加入碱或酸调节其pH后进行第四次挤水处理，得到第四挤浆物料和第四挤浆水；(1.8)将步骤(1.7)的第四挤浆混合物料任选地加入碱或酸调节其pH后，加入漂白剂和任选地清水，进行高浓磨磨浆，得到研磨浆料；(1.9)将步骤(1.8)排出高浓磨的研磨浆料进行漂白处理，得到高档纸用浆料。4.根据权利要求1-3中任一项所述的有机肥，其特征在于，(2)包装纸用浆料的制备(2.1)将步骤(1.3)和步骤(1.4)得到的第一挤浆水和第二挤浆水静置沉淀得到第一干物质，所述第一干物质，任选的加入上述制浆原料，与步骤(1.3)和步骤(1.4)得到的挤浆水搅拌混合，得到混合物料；(2.2)将步骤(2.1)的混合物料加碱性药剂进一步调节pH值达13以上并进行冷浸；(2.3)将步骤(2.2)的冷浸后的混合物料进行挤浆处理，得到挤浆混合物料和第五挤浆水；将所述部分第五挤浆水静置沉淀得到第二干物质，所述第五挤浆水和第二干物质作为有机肥的制备原料；(2.4)将步骤(2.3)的挤浆混合物料在高浓磨浆机中进行磨浆；(2.5)将步骤(2.4)的研磨后的浆料进行反应，得到反应纸浆；(2.6)将步骤(2.5)的反应纸浆进行加酸调节pH值至7～7.5，获得包装纸用浆料。5.根据权利要求1-4中任一项所述的有机肥，其特征在于，在步骤(1)的高档纸用浆料的制备中：在步骤(1.2)中，所述第一次软化处理在1号反应罐中进行；在步骤(1.3)中，所述第一次挤水处理在1号挤浆机中进行；在步骤(1.4)中，所述第二次挤水处理在2号挤浆机中进行；在步骤(1.5)中，所述第三次挤水处理在3号挤浆机中进行；在步骤(1.6)中，所述第二次软化处理在2号反应罐中进行；在步骤(1.7)中，所述第四次挤水处理在4号挤浆机中进行；在步骤(1.9)中，所述漂白处理在3号反应罐中进行；所述反应罐为顶部带有观察窗口，外周带有保温层的反应罐；所述1号反应罐、2号反应罐和3号反应罐的容积(或处理能力)依次递减；所述反应罐的进料和出料是通过螺旋杆挤出的方式进行的；所述的1号挤浆机、2号挤浆机、3号挤浆机和4号挤浆机为功率依次递减的挤浆机；所述挤浆机的进料和出料是通过螺旋杆挤出的方式进行的。在步骤(2)的包装纸用浆料的制备中：步骤(2.1)的混合搅拌与步骤(2.2)的冷浸在同一反应器中进行，例如沉淀池或反应罐，或者在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长如，钱月起，
申请(专利权)人：黑龙江如柏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23