一种含印刷涂层废纸箱生物降解再生纸浆处理方法与流程

本发明属于生物降解，具体涉及一种含印刷涂层废纸箱生物降解再生纸浆处理方法。

背景技术：

1、废纸再生造纸已成为循环经济的核心环节，其工艺流程主要包括碎解、筛选、疏解、浓缩、脱墨及造纸等工序。然而，含印刷涂层的废纸箱因其组分复杂，兼具纸基纤维、油墨（含苯系物、酯类有机溶剂、颜料及高分子聚合物）、碳酸钙无机涂层与丙烯酸类胶粘剂，常规废纸再生工艺处理难度大。

2、传统再生制浆多采用水力机械碎解搭配化学脱墨体系，需投加大量烧碱、表面活性剂、螯合剂等化工药剂，依靠高温碱溶破坏油墨与涂层粘结结构。该路线存在多重缺陷：其一，强碱体系会过度降解纤维素，大幅降低再生纤维长度与纸张物理强度，浆料得率偏低；其二，油墨树脂、碳酸钙涂层经碱洗后形成细小悬浮物，浮选、洗涤工序负荷陡增，废水cod、钙硬度显著升高，后端污水处理成本高昂；其三，多层彩色印刷纸箱的复合涂层粘结牢固，机械碎解仅能剥离表层杂质，涂层微颗粒、残留油墨极易滞留于纤维间隙，最终再生纸浆灰分高、白度差，仅能制备低端包装用纸，高值化利用受限。

3、生物降解技术利用微生物的酶促作用将有机物彻底分解为无机小分子，是目前公认的最具环境友好性的处理路径。但单一纤维素降解菌株仅可分解纤维表面少量油墨，对碳酸钙涂层及丙烯酸类胶粘剂几乎无降解能力。酶法脱墨技术虽已从单一酶法发展至复合酶法阶段，所涉及酶制剂包括纤维素酶、半纤维素酶（木聚糖酶）、木质素降解酶（漆酶）、脂肪酶、酯酶、淀粉酶及果胶酶等，但现有复合酶法脱墨均以外源添加商品化酶制剂的方式实现。该方式存在明显不足：酶制剂需经分离纯化，工艺繁琐、技术复杂，且提纯过程伴随酶活损失，造成较大浪费；同时，外源酶与纸浆体系的适配性差，难以针对油墨树脂、涂层胶粘剂等多组分目标物实现协同降解。

4、综上，现有技术中均缺乏能够原位培养复合菌系、协同降解纸基纤维表面油墨、涂层及胶粘剂多组分有机物，同时最大限度保留纤维可抄造性能的一体化发酵工艺。因此，研究不同菌株复合发酵降解工艺，利用复合菌系的协同代谢能力实现含印刷涂层废纸箱中多组分有机物的定向分解，是废纸再生造纸领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明通过筛选具有特定底物降解谱的蜡样芽孢杆菌、哈茨木霉、炭黑曲霉和寡养单胞菌四种菌株，利用其在原位复合发酵过程中的代谢协同作用，提供一种含印刷涂层废纸箱生物降解再生纸浆的处理方法，无需外源添加纯化酶制剂，即可实现纸基纤维表面油墨树脂、碳酸钙涂层及丙烯酸类胶粘剂等多组分有机物的同步定向降解，同时最大限度保留纤维的可抄造性能。

2、一方面，本发明提供一种含印刷涂层废纸箱生物降解再生纸浆的处理方法，包括以下步骤：

3、将含印刷涂层的废纸箱碎料投入复合发酵培养液中，于搅拌条件下发酵4～5天，制得再生纸浆；

4、所述复合发酵培养液通过以下方法制备：

5、将蜡样芽孢杆菌（

bacillus cereus）种子液、哈茨木霉（

trichoderma harzianum）种子液、炭黑曲霉（

aspergillus carbonarius）种子液和寡养单胞菌（

stenotrophomonas

sp.）种子液按体积比（1～3）:（1～3）:（1～3）:（3～5）混合均匀，制得复合发酵种子液；

6、将所述复合发酵种子液接种至复合发酵培养基中，于28～32℃，发酵2～3天，制得所述复合发酵培养液；

7、其中，所述蜡样芽孢杆菌（

bacillus cereus）的保藏编号为cgmcc 1.10302；所述哈茨木霉（

trichoderma harzianum）的保藏编号为cgmcc 3.10155；所述炭黑曲霉（

aspergillus carbonarius）的保藏编号为cicc 41254；所述寡养单胞菌（

stenotrophomonas sp.）的保藏编号为cicc 24359。

8、进一步地，所述的处理方法中，所述复合发酵种子液以体积分数8%～12%的接种量接种至所述复合发酵培养基中。

9、进一步地，所述的处理方法中，所述复合发酵培养基包含：纤维素、橄榄油、蛋白胨、酵母粉、(nh4)2so4、cuso4、愈创木酚、香草醛和mandel微量元素营养液；所述mandel微量元素营养液由磷酸二氢钾、mgso4·7h2o、cacl2、feso4·7h2o、mnso4·7h2o、znso4和cocl2组成。

10、进一步地，所述的处理方法中，所述复合发酵培养基每升包含：纤维素20～30g、橄榄油4～5ml、蛋白胨5～8g、酵母粉2～3.5g、(nh4)2so4 1.5～2.5g、cuso4 0.1～0.5g、愈创木酚0.15～0.25g、香草醛0.02～0.05g、mandel微量元素营养液70～80ml，余量为水。

11、进一步地，所述的处理方法中，所述复合发酵培养基每升包含：纤维素25g、橄榄油5ml、蛋白胨8g、酵母粉3g、(nh4)2so4 2.0g、cuso4 0.5g、愈创木酚0.20g、香草醛0.04g、mandel微量元素营养液80ml，余量为水。

12、进一步地，所述的处理方法中，所述废纸箱碎料与所述复合发酵培养液的固液配比为1g:（8～10）ml；搅拌的转速为200～230r/min。

13、最后，还提供本发明所述处理方法制得的再生纸浆。

14、本发明与现有技术比较具有以下有益效果：

15、（1）本发明针对性降解多组分杂质，采用蜡样芽孢杆菌与哈茨木霉协同软化纤维表面并释放油墨；炭黑曲霉分泌漆酶等酶系高效裂解木质素衍生物及有色基团；寡养单胞菌降解芳香族聚合物、酯类胶粘剂和涂层树脂。四种菌株协同作用实现对油墨、碳酸钙涂层和丙烯酸胶粘剂等多组分有机物的协同矿化，弥补单一菌株或外源酶制剂降解能力单一的缺陷。复合发酵脱墨彻底且纤维损伤小，再生纸浆iso白度高达97.57%～98.46%，有效残余油墨浓度仅14.71～16.58ppm，显著优于现有技术；同时抗张指数（37.98～38.51 n·m/g）、耐破指数（1.91～1.96 kpa·m2/g）和撕裂指数（5.49～5.64 mn·m2/g）均维持在优良水平，最大限度保留了纤维的可抄造性能，适于制备中高端再生包装纸，经济附加值高。

16、（2）一体化发酵制浆流程步骤简洁，固液配比和发酵条件温和可控，无需复杂设备，易于实现工业化大规模推广应用，为含印刷涂层废纸箱的高值化再生提供了切实可行的技术方案。

1.一种含印刷涂层废纸箱生物降解再生纸浆的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述复合发酵种子液以体积分数8%～12%的接种量接种至所述复合发酵培养基中。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述复合发酵培养基包含：纤维素、橄榄油、蛋白胨、酵母粉、(nh4)2so4、cuso4、愈创木酚、香草醛和mandel微量元素营养液；

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述复合发酵培养基每升包含：纤维素20～30g、橄榄油4～5ml、蛋白胨5～8g、酵母粉2～3.5g、(nh4)2so4 1.5～2.5g、cuso4 0.1～0.5g、愈创木酚0.15～0.25g、香草醛0.02～0.05g、mandel微量元素营养液70～80ml，余量为水。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述复合发酵培养基每升包含：纤维素25g、橄榄油5ml、蛋白胨8g、酵母粉3g、(nh4)2so4 2.0g、cuso4 0.5g、愈创木酚0.20g、香草醛0.04g、mandel微量元素营养液80ml，余量为水。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述废纸箱碎料与所述复合发酵培养液的固液配比为1g:（8～10）ml；搅拌的转速为200～230r/min。

7.权利要求1～6任一项处理方法制得的再生纸浆。