一种水稻秸秆生物法无污染制浆方法技术

本发明专利技术属于水稻秸秆制浆领域，涉及制浆用水稻秸秆生物预处理方法，包括以下步骤：将水稻秸秆进行切割处理，得到长度为3‑15cm的水稻秸秆条；基于水稻秸秆的干重，向处理后的水稻秸秆条添加0.1％‑2％的铵盐与麸皮的混合物，得到发酵底物；基于发酵底物的体积，向发酵底物接种0.2％‑10％的发酵剂；将接种后的发酵底物的含水量调整为50‑70％，并混合均匀；以及将混合均匀的发酵底物进行微好氧发酵；还涉及水稻秸秆生物法无污染制浆方法，包括将生物预处理后的水稻秸秆除去杂质；蒸煮除去杂质后的水稻秸秆；及对蒸煮后的水稻秸秆进行磨浆，从而得到水稻秸秆纸浆。本发明专利技术的方法不采用任何化学药剂，实现了水稻秸秆高值化循环利用，工艺简单，环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻秸秆生物法无污染制浆方法
本专利技术属于水稻秸秆制浆
，具体涉及利用微生物菌剂对水稻秸秆进行微好氧发酵、磨浆生产本色纸浆的生物法无污染制浆工艺，以及利用本色纸浆生产过程中产生的加工废弃物生产有机肥料的方法。
技术介绍
水稻作为我国主要粮食作物之一，年产秸秆量巨大，可达2亿吨以上，约占我国秸秆总量的30％。水稻秸秆因受到自身的物质组成特点和种植方式的影响，还田难度大，资源化效率较低，污染环境严重。尤其是在我国大力发展粮食产业的东北地区，水稻收获后马上进入冬季，气温低、冬季时间长，加大了水稻秸秆的资源化利用难度。随着秸秆禁焚令的推广和连年作物种植后秸秆不断地产出，秸秆的处理问题成为影响农业可持续发展和环境保护的问题之一。因此，我国急需成本低、简便有效的水稻秸秆资源化利用技术。我国是纸浆原料贫瘠国、纸浆需求大国，每年纸浆的进口量在50％左右；通过水稻等禾草类原料生产非木浆代替木浆可大大缓解我国纸浆原料贫瘠现象，因此，开发新的纸浆原料和低成本绿色环保的制浆新技术对于治理秸秆污染、破解我国制浆造纸产业发展瓶颈具有重要意义。目前，国内利用水稻秸秆造纸制浆多采用化学处理法，虽然可以有效对水稻秸秆中的木质素、纤维素、半纤维素等进行分离，但化学制剂随制浆废水排除，极易对环境产生负面影响。在排废过程中，虽有制浆废水中化学药品回收工艺，但难以达到百分百回收，这不但使得水稻秸秆制浆成本提高，还提高了制浆工艺的复杂性。因此，现有技术急需以水稻秸秆为原料的环境友好、污染低甚至无污染的制浆方法。>
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种以水稻秸秆为原料的生物法无污染制浆方法，利用微生物菌剂对水稻秸秆进行微好氧发酵，并通过物理磨浆方法获得造纸用水稻秸秆本色纸浆，以解决在我国水稻秸秆利用难，以及传统化学制浆环境污染严重、治污成本高等问题。本专利技术的目的及其技术问题的解决可以通过以下技术方案来实现。在第一方面，本专利技术提供了一种制浆用水稻秸秆生物预处理方法，包括以下步骤：将水稻秸秆进行切割处理，得到长度为3-15cm的水稻秸秆条；基于水稻秸秆的干重，向处理后的水稻秸秆添加0.1％-2％铵盐与麸皮的混合物，得到发酵底物；基于发酵底物的体积，向发酵底物接种0.2％-10％的发酵剂；将接种后的发酵底物的含水量调整为50-70％，并混合均匀；以及将混合均匀的发酵底物进行微好氧发酵。在第二方面，本专利技术提供了一种水稻秸秆生物法无污染制浆方法，包括以下步骤：S1.利用第一方面的方法对水稻秸秆进行生物预处理；S2.将预处理后的水稻秸秆除去杂质；S3.蒸煮除去杂质后的水稻秸秆；以及S4.对蒸煮后的水稻秸秆进行磨浆，从而得到水稻秸秆纸浆。在第三方面，本专利技术提供了利用第二方面的方法生产的水稻秸秆纸浆。在第四方面，本专利技术提供了利用第一方面和/或第二方面的方法产生的不适合制浆的水稻秸秆废物、分离物和废水生产有机肥的方法，包括以下步骤：将不适合制浆的水稻秸秆废物、分离物和废水混合均匀，堆成条垛或者堆置在发酵槽中，然后进行好氧高温肥发酵，从而生产有机肥。在第五方面，本专利技术提供了利用本专利技术第四方面的方法生产的有机肥。与现有技术相比，本专利技术具有明显的有益技术效果。由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果至少包括：在每年的收获季节，我国水稻主产区有大量的水稻秸秆资源，因此水稻秸秆原料丰富，成本低廉，易得；使用的发酵剂成本低，获取容易，对生产条件要求不高，发酵效果好；整个工艺简单，操作方便，容易实现，经济效益好；与其他秸秆制浆工艺相比，能耗低，全程不适用化学药剂，无污染，经济效益高；专利技术利用收获后的水稻秸秆制浆和有机肥，把环保、农业与轻工业有机结合。具体实施方式下面将结合具体实施方案对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本专利技术保护的范围。水稻秸秆中含有大量的木质纤维素，通过对秸秆成分进行分析发现木质素、纤维素和半纤维素占比极高，约占水稻秸秆干重的70％-80％。在水稻秸秆中，纤维素被通过共价键相连接的木质素和半纤维素包裹，这种通过共价键相连接形成的稳定结构使得木质纤维素稳定性高、难以降解，因此水稻秸秆中木质素的剔除和纤维素的暴露是其生物质能源高效利用的关键。此外，制浆用水稻秸秆原料中纤维素的含量与成品纸张的拉伸强度、易折度等指标有着密切的关联，而水稻秸秆中的木质素又因其特性对纸张的柔韧度有一定的关联，因此制浆原料中纤维素和木质素的占比会对成品纸张的品质产生影响。目前，市面上常用的制浆用水稻秸秆化学预处理方法，多采用酸解蒸煮、碱法蒸煮等预处理方法，虽然可以有效对水稻秸秆中的木质素、纤维素、半纤维素等进行分离，但化学制剂随制浆废水排除，极易对环境产生负面影响。目前虽有制浆废水中化学药品回收工艺，但难以达到百分百回收，这不但使得水稻秸秆制浆成本提高，还提高了制浆工艺的复杂性。因此，本专利技术的第一方面提供了一种制浆用水稻秸秆生物预处理方法，利用微生物菌剂对水稻秸秆进行微好氧发酵，达到破坏水稻秸秆内木质素和半纤维素通过共价键形成的稳定结构，提高水稻秸秆质地柔韧性，提高水稻秸秆中纤维素占比，降低水稻秸秆中木质素占比的目的，从而为水稻秸秆制浆提供优质原料。本专利技术的制浆用水稻秸秆生物预处理方法包括以下步骤：将水稻秸秆进行切割处理，得到长度为3-15cm的水稻秸秆条；基于所述水稻秸秆的干重，向处理后的水稻秸秆条添加0.1％-2％的铵盐与麸皮的混合物，得到发酵底物；基于所述发酵底物的体积，向所述发酵底物接种0.2％-10％的发酵剂；将接种后的发酵底物的含水量调整为50-70％，并混合均匀；以及将混合均匀的发酵底物进行微好氧发酵。I.水稻秸秆的生物预处理在本专利技术的实施方案中，可通过粉碎机、揉丝机等将水稻秸秆切割成长度为3-15cm的水稻秸秆条，以便对水稻秸秆进行充分发酵。在本专利技术方法的具体实施方案中，水稻秸秆条的长度可以为3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm，以及上述两个长度之间的任意长度，例如3.1cm、3.2cm、3.3cm、3.4cm、3.5cm、4.5cm、5.5cm、6.5cm、7.5cm、8.5cm、9.5cm、10.5cm、11.5cm、12.5cm、13.5cm、14.5cm等。在本专利技术的实施方案中，可以以水稻秸秆干重0.1％-2％的量，将铵盐与麸皮的混合物添加到水稻秸秆，形成发酵底物，例如以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.40％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％，以及上述两个百分比之间的百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制浆用水稻秸秆生物预处理方法，包括以下步骤：/n将水稻秸秆进行切割处理，得到长度为3-15cm的水稻秸秆条；/n基于所述水稻秸秆的干重，向处理后的水稻秸秆条添加0.1％-2％的铵盐与麸皮的混合物，得到发酵底物；/n基于所述发酵底物的体积，向所述发酵底物接种0.2％-10％的发酵剂；/n将接种后的发酵底物的含水量调整为50-70％，并混合均匀；以及/n将混合均匀的发酵底物进行微好氧发酵。/n

【技术特征摘要】
1.一种制浆用水稻秸秆生物预处理方法，包括以下步骤：
将水稻秸秆进行切割处理，得到长度为3-15cm的水稻秸秆条；
基于所述水稻秸秆的干重，向处理后的水稻秸秆条添加0.1％-2％的铵盐与麸皮的混合物，得到发酵底物；
基于所述发酵底物的体积，向所述发酵底物接种0.2％-10％的发酵剂；
将接种后的发酵底物的含水量调整为50-70％，并混合均匀；以及
将混合均匀的发酵底物进行微好氧发酵。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铵盐与所述麸皮的重量比1-5:1-5。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铵盐是硫酸铵或硝酸铵或两者的组合。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵剂选自粗毛栓菌(Trameteshirsuta)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)、嗜热嗜气解硫胺素芽孢杆菌(Aneurinibacillusthermoaerophilus)和波茨坦短芽孢杆菌(Brevibacillusborstelensis)中的至少一种。


5.根据权利要求1所述方法，其特征在于发酵时间至少为7天。


6.一种水稻秸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟东，
申请(专利权)人：黑龙江进化树生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23