制浆造纸工业中的微生物及其酶

何 强

(江苏新大纸业有限公司 江苏 新沂 221400)

引言

社会的生产与生活对于造纸类的产品有着较高的需求，因为造纸工业的发展已经成为了适应人们生产生活需求的重要行业，在2020年时，绿色低碳的环保理念对于纸张的需求仍然呈现出了弱复苏的表现。在纸张生产期间，废水成为了污染环境的重要原因，大多数的造纸废水中存在大量无法降解的纤维素和木质素，这一些物质会对水体形成严重的污染，同时因为传统化学技术虽然能够处理含氯有机物，但是这一种方式可能会导致水体的二次污染，所以如何改进与优化造纸工业的生产模式显得非常重要。对此，探讨制浆造纸工业中的微生物及其酶具备显著实践性价值。

1 制浆造纸工业中的微生物

1.1 通过真菌实现对废水的处理

真菌属于一种存在在生物界当中的重要生物类型，其自身有着独特的起源与发展历史，真菌种类有着多样化特征，其分布在生活各个地方，有研究调查认为，目前全世界的真菌物种基于定名后已经超过了十万多种，对于未知的真菌类型仍然有20万种以上，真菌虽然不是活性污泥、生物膜技术的应用主体，但是自身特征也需要采用在造纸废水处理期间，大多数的真菌可以借助降解作用对于造纸废水当中的有机氯化物和其他纤维物质进行降解，从而呈现较高处理的效率[1]。

首先，可用于造纸废水处理的真菌类型。通过微生物实现造纸废水的处理有着较高的可行性，有研究者认为，在构建活性污泥的基础上完成真菌分离，可以基本分离出百多种酵母菌和类酵母菌，其中有许多主要优势的真菌类型[2]。也有研究者认为，大多数的生物滤池当中生物膜有着大量的微生物，其中约有30%属于真菌，同时有着较强优势的真菌种群，基于初步实验后，发现大多数真菌可以充当絮凝剂并用于造势废水处理作业中，可以直接作为污染物进行降解，从而实现对废水当中纤维素和有机物的降解。

其次，真菌在造纸废水处理方面的应用中，为了验证真菌是否有处理造纸废水的功能，有研究者认为应用白腐真菌为主的大型真菌作为降解真菌，其中涉及到粗毛革孔菌、变色云芝、毛栓菌以及洋蘑菇等，对于造纸废水当中的微生物处理，白腐真菌当中的污水对于纸制品当中偶氮染料的污染物可以发挥有效降解作用，因为培养方式的原因研究大多以黄孢原毛平革菌的为主。

1.2 基于细菌实现对造纸废水的处理

目前通过生物法对造纸废水处理技术主要是基于活性污泥、生物膜、厌氧池消化等多种技术为主，这一些技术中主要是以细菌为主，是带有一定价值的左永军，大多数的细菌还可以划分为好氧与厌氧两种。

对于好氧菌，在污水处理方面主要涉及到生物膜法和活性污泥法，其中活性污泥法当中所用的好氧细菌属于专性好氧菌，其中涉及到大量的大肠杆菌、变形杆菌和产气气杆菌，菌胶团细菌属于主要成分，其表面面积较大同时有着较高的站福星，其可以在非常短时间内快速吸附污水当中悬浮的有机物质和重金属例子，同时衣服效率可以达到30%到90%[3]。大多数好氧细菌在污水处理方面都需要在好氧环境之下，例如芬兰某企业通过活性污泥结合污泥曝气再生技术方式对硫酸盐纸浆废水进行处理，其可以实现对BOD成分的顺利去除，COD的去除率可以达到84%。有研究者认为，对于混凝土处理后的废纸脱墨废水，可以通过活性污泥技术方式进行论证，基于活性污泥处理后废水当中的有机物可以有效清理，同时也能够有效提高COD和BOD5的清除率。

对于厌氧菌，其广泛应用在造纸污水处理方面，其可以基于甲烷细菌、产酸细菌为主，其中产酸细菌可以基于专性厌氧菌、兼性厌氧菌两种构成，其中常见的转性厌氧菌主要涉及到双歧杆菌、梭状芽孢菌属等，其对于废水当中的有机物可以实现有效降解[4]。对于兼性厌氧菌可以划范围内假单胞菌属、芽孢杆菌属以及黄杆菌属，这一类型的厌氧菌有着相对严格的厌氧生长条件。一般而言，通过厌氧细菌完成生物降解，其第一步骤在水解，在污水当中加入水解菌，并将不溶于水的有机物质转化成为可溶性物质，然后是酸化处理，这一过程中可以基于水解菌溶解后的有机物进行自然挥发从而形成挥发酸。这一过程的效果会因为处理环境、细菌活性而遭受影响，同时葡萄糖会将预酸化池当中的丙酸氢、抑酸和丁酸等讲解出来。之后是产氢产酸的阶段，然后通过产甲烷菌进行转化。

1.3 其他生物在造纸废水中的处理

目前采用造纸废水处理的生物技术中，除了大量细菌与真菌物质，还有系列的原生动物和藻类植物。国内、国外也有许多的研究认为，可以通过人工湿地实现对废水的有效处理，例如通过人工湿地塘可以实现对废水的有效过滤，其能够有效清理造纸废水当中的COD和BOD，同时能够将处理后的废水灌溉芦苇，从而有效降低土壤的盐渍化表现。与此同时，因为卤味本身也可以作为造纸的原材料，可以实现二次利用，这一种方式可以在小范围以内实现对污水与废水处理的循环应用。芦苇在生长期间，不仅可以吸收大量的残留营养物质，还有利于对重金属物质的吸收，根茎所需要的养分也能够满足微生物生长需求，从而达到有效的降解与繁殖支撑作用。

2 制浆造纸工业中的微生物酶

2.1 在制浆方面的应用

在自然界当中部分微生物种群可以选择性的分解木质素化合物，在传统化学和机械制浆开始之前可以通过专一性的微生物实现对造纸材料的预处理，并结合应用温和酶进行降解，采用生化转化的方式替代传统化学转换，不仅可以有效降低化学试剂的使用量，还能够进一步降低袭击诶消耗问题，从而达到能源的节省目的。在漆酶方面,造纸厂的煮浆过程主要是基于化学用品的溶出、脱出木素的作用，一般的化学制浆成本比较低但是能耗非常高，同时也存在相当严重的环境污染问题[5]。应用白腐菌生产的漆酶可以将原料当中的木素讲解成为低分子木素，可以有效提升木素的溶出与被抽取功能，从而达到木素、纤维素和半纤维素的有效分离。通过漆酶与介体HBT在蒸煮开始之前对麦草进行预处理，可以有效降低纸浆KAPPA数值，从而提升纸浆的强度与白度。有研究认为，在20%到90%，PH在2至10条件之下采用漆酶进行预处理，能够实现对原料当中木素的改性处理，磨浆时的能耗也可以得到有效降低，动力节省率约为30%，可以有效提高化学热磨机械浆的综合运行水平。

纤维素酶在制浆方面的应用中，主要是在制浆之前增加化学预处理，去除或改变部分的木素结构，可以有效提高纸浆的强度并降低纸浆的得率，损害纸浆光学特征，废水的排放量与污染负荷也会随之增长，此时可以基于木霉所形成的纤维素与半纤维素酶进行处理，这一种方式直接结合机械法制浆、化学机械法制浆的优势，可以消除对应的缺陷，在提升纸浆强度的同时可以有效降低机械磨浆的能源消耗。

2.2 在纸浆漂白方面的应用

以往含氯漂白形成的大量有毒与强致癌性物质对于环境与人类存在相当明显的危害与影响，目前已经逐渐被无氯漂白技术所替代，此时部分真菌形成的漆酶不仅可以有效氧化非酚结构，同时还能够让硫酸盐浆脱木素。国外有研究发现漆酶产均—朱红密孔菌，其能够形成自身的氧化还原中介物，漆酶当中加入3-羟基邻氨基苯甲酸，不仅可以氧化非酚化合物，还可以有效降低合成木素。借助筛选、诱变培养获得假单胞菌，其形成的木聚糖酶可以用于生物漂白，其结果认为木聚糖酶在多种浆种的不同漂白工艺中有着明显的辅助作用。

2.3 在造纸废水处理方面的应用

在制浆与造纸生产方面，造纸废水可以划分为黑液、纸机白水、中段废水，其中黑液属于整个造纸中污染最为严重的废水，木质素则是导致造纸工业排放黑液以及色度发生的根本原因。白腐菌有着讲解木素、变性木素的酶活系统，可以将漂白废水当中有机氯化物转变成为无机氯与二氧化碳，其能够直接破坏发色基团组织与结构，可以有效降低漂白废水当中的色度以及COD、BOD等含量。近些年有研究发现，通过微电解、白腐菌生物降解以及絮凝沉降的结合处理方式，可以实现对活性燃料废水的合理处理，可以在最佳PH值、为目的和接触停留时间之下，促使COD的去除率、色度去除率达到90%以上。另外，应用坚强芽孢杆菌所型号层泵的絮凝剂可以有效处理印染废水与酵母废水，其能够达到比较明显的絮凝作用。从残留污泥当中制作获得微生物絮凝剂通过实验对比，PAC的处理效果相对于LBF更加明显，同时COD、色度的去除率也明显超过PAC出力的废水样本。

2.4 造纸工业其他方面的应用

和常规碱法的脱墨浆技术相比，微生物酶技术方式下的脱墨浆有着更高的有力度，同时滤水性能更好、物理性质更加优秀、白度更高同时残留的油墨量更少，并且还可以有效的缩短脱墨的时间。通过纤维素酶的处理，可以实现对废纸的回收，其不仅可以脱出油墨与化学处理难度较高的色调，还可以有效改善二次纤维的应用性能。在优化条件背景下，废报纸基于脂肪酶脱墨处理后，白度相比原浆提升率约为4.3%，断裂长、耐破、撕裂等指数提升率均达到了12%以上。

3 总结

综上所述，随着科学技术的持续发展，造纸行业的环保处理也在不断的改进与创新，目前应用微生物与微生物酶可以实现绿色化的废水处理，这也是目前的主要研发任务，大量的真菌、细菌以及卫生动物均能够有效的落实对造纸废水中有机物、金属元素的过滤与降解。与此同时，通过微生物可以实现可循环的污水处理，其不仅可以提高整体经济效益，还有利于节省资源降低对于环境的负面影响，从而积极推动造纸废水的生态化处理，从而满足社会的发展与环保的双重性要求。