紙機(jī)系統(tǒng)中的微生物問(wèn)題及控制

金星明

(北京施澳德瑞科技有限公司,北京,100053)

·微生物控制·

紙機(jī)系統(tǒng)中的微生物問(wèn)題及控制

金星明

(北京施澳德瑞科技有限公司,北京,100053)

介紹了紙機(jī)系統(tǒng)中常見的微生物以及由此所引發(fā)的問(wèn)題,對(duì)紙機(jī)系統(tǒng)中影響微生物生長(zhǎng)的因素和微生物的測(cè)試方法以及如何合理控制系統(tǒng)中的微生物問(wèn)題進(jìn)行了闡述;并簡(jiǎn)單介紹了當(dāng)前國(guó)外先進(jìn)微生物黏泥的控制技術(shù)及發(fā)展方向。

紙機(jī)系統(tǒng);白水封閉循環(huán);微生物;殺菌防腐劑;檢測(cè)

(E-mail:esternmoutain2003@yahoo.com.cn)

Abstract:The common microorganism s and the problems caused by the microorganisms in paper machine system are introduced,and the factors affectingmicroorganisms growth and the determiningmethod of the microorganism s,the reasonable controlling of the m icroorganisms in papermachine system are discussed.Finally the advanced technology and development trend of slime-controlling technology are prepared.

Key words:papermachine system;white water closure system;microorganisms;biocides;determiningmethods

隨著全球范圍內(nèi)環(huán)境保護(hù)壓力的加大,紙廠為減少?gòu)U水排放量,大多采用提高紙機(jī)白水循環(huán)系統(tǒng)的封閉程度以及盡可能地降低新鮮水的用量等措施。白水封閉循環(huán)使用,使紙機(jī)系統(tǒng)因微生物的繁殖而引起的黏泥問(wèn)題越來(lái)越突出。生產(chǎn)紙和紙板的紙機(jī)系統(tǒng)為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了良好的條件,白水循環(huán)次數(shù)增多使得以固形物及溶解物形式存在的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量增加。此外,紙機(jī)操作系統(tǒng)的溫度也為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了合適的環(huán)境。

在紙廠紙張的生產(chǎn)過(guò)程中和最終產(chǎn)品上,微生物的生長(zhǎng)繁殖均可能引發(fā)眾多的問(wèn)題。因此,紙廠必須對(duì)整臺(tái)紙機(jī)的微生物狀態(tài)予以控制,以避免抄紙過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的微生物問(wèn)題。

1 造紙系統(tǒng)中的微生物

紙機(jī)系統(tǒng)中存在多種細(xì)菌及霉菌,由其產(chǎn)生的菌泥及沉積物的表現(xiàn)形式也不相同[1-2]。例如在網(wǎng)部脫水板邊緣經(jīng)常可看到淺灰色帶酸臭味的沉積物;在多圓盤白水回收機(jī)處可看到黃褐色帶較強(qiáng)腐臭味的菌泥沉積物。前者是由很多絲狀桿菌和球菌與大量無(wú)機(jī)沉積物結(jié)合形成許多團(tuán)塊,后者是由纖維、無(wú)機(jī)沉積物和其中夾雜的大量微生物團(tuán)塊形成的菌泥。紙機(jī)系統(tǒng)中常見菌種及其危害性如下:

(1)需氧非孢子型桿菌和球菌。能夠形成膜,使?jié){料中的纖維凝聚成團(tuán),影響紙頁(yè)成形;

(2)需氧孢子型桿菌。能分泌酸性物質(zhì),使系統(tǒng)酸堿性發(fā)生變化影響系統(tǒng)控制;

(3)厭氧性菌類。能分解蛋白質(zhì)、纖維、淀粉等,同時(shí)產(chǎn)生臭氣;

(4)乳酸菌。產(chǎn)生乳酸,影響系統(tǒng)控制;

(5)硫酸鹽分解菌。產(chǎn)生沉積物,影響濾水效果;

(6)微菌菌絲。菌絲長(zhǎng)而纏繞纖維;使纖維分散不均勻,影響成形;

(7)酵母菌。可形成片狀、膜狀黏泥,黏網(wǎng)或堵塞管道。

2 微生物的生長(zhǎng)條件

微生物生長(zhǎng)所需要的條件如下:①營(yíng)養(yǎng)源;②pH值、溫度、固形物含量和溶解氧水平等條件合適;③足夠的存留時(shí)間;④不存在毒性物質(zhì)(如殺菌防腐劑)。作為一個(gè)整體,抄紙系統(tǒng)幾乎能夠滿足上述這些條件。

2.1 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

一般來(lái)說(shuō),造紙系統(tǒng)循環(huán)水中含有足夠的碳水化合物及其他必要的成分。由于多次循環(huán)的緣故,系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度增長(zhǎng)較快。除此之外,微生物自身活動(dòng)的結(jié)果也會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生有機(jī)酸、維生素、酶等物質(zhì)。

值得注意的是,造紙過(guò)程中所添加的某些化學(xué)助劑本身含有理想的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如淀粉)或者某些含有大量適合微生物生長(zhǎng)的雜質(zhì)(如高嶺土)。還有,填料懸浮液及所使用的助劑,可能含有相當(dāng)數(shù)量的磷和氮,它們與碳元素一起成為大多數(shù)微生物最基本的元素。

新鮮水當(dāng)中也含有相當(dāng)數(shù)量適合微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量隨季節(jié)的變化有很大的差異。

2.2 溫度、pH值、固形物含量和溶解氧水平

諸如溫度、pH值、固形物含量、溶解氧水平等因素的變化均可引起微生物(細(xì)菌)構(gòu)成數(shù)量的變化。

各類微生物都有其最適宜的生長(zhǎng)溫度。嗜冷性微生物合適的溫度為15～20℃;嗜溫性微生物在30～40℃的溫度條件下生長(zhǎng)良好;嗜熱性微生物的理想溫度是50～65.5℃。當(dāng)環(huán)境溫度低于其最低溫度時(shí),微生物的生長(zhǎng)受到抑制;但是當(dāng)環(huán)境溫度高于其最高溫度時(shí),微生物將會(huì)死亡。此外,微生物在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期之內(nèi)會(huì)處于休眠狀態(tài)。

微生物生長(zhǎng)情況與環(huán)境的pH值關(guān)系密切,一般來(lái)說(shuō)在pH值2～10的范圍內(nèi)均有微生物分布[3]。

正常的抄紙環(huán)境適合多種微生物的生長(zhǎng)繁衍,抄紙系統(tǒng)的溫度通常在30～60℃范圍內(nèi)波動(dòng)。在水循環(huán)系統(tǒng)中,由于白水封閉循環(huán)其溫度可能會(huì)超過(guò)50℃。霉菌和酵母菌一般不耐40℃以上的溫度;與此相反,細(xì)菌在溫度相對(duì)較高的范圍內(nèi)卻可以茁壯成長(zhǎng)。此外,抄紙環(huán)境的pH值通常維持在3～10之間,在pH值3～6的酸性條件下非常適合霉菌和酵母菌的生長(zhǎng);而細(xì)菌在pH值7～10范圍內(nèi)中堿性條件下生長(zhǎng)繁殖速度加快。

在開放系統(tǒng)中好氧菌生長(zhǎng)旺盛從而導(dǎo)致黏泥沉積;在封閉系統(tǒng)中厭氧菌數(shù)量增加引起紙機(jī)內(nèi)部從黏泥沉積到產(chǎn)生異味再到沉積物腐蝕產(chǎn)生有毒氣體以及纖維降解等一系列問(wèn)題。

隨溫度升高水中的溶解氧減少進(jìn)而促進(jìn)了厭氧菌的生長(zhǎng)和孢子的形成,氧氣除了具有其他的生物作用外還是呼吸過(guò)程的重要成分,它可作為氧化劑氧化被細(xì)胞吸收的有機(jī)物,同時(shí)放出能量、水和二氧化碳。

隨著系統(tǒng)中總?cè)芙夤绦挝铩⒒瘜W(xué)耗氧量(COD)及溫度的升高,系統(tǒng)中氧的含量降低。連續(xù)運(yùn)行的很少添加新鮮水的白水循環(huán)系統(tǒng)中溶解氧的水平從8 mg/L降至2～4 mg/L或更低,這使得好氧菌的生長(zhǎng)受到抑制[4]。

2.3 存留時(shí)間

在抄紙系統(tǒng)中,除充足的營(yíng)養(yǎng)、合適的溫度及酸/堿性條件外,微生物的生長(zhǎng)繁殖還需要足夠的時(shí)間。這些因素的重要性因微生物種類而異。微生物細(xì)胞必須在系統(tǒng)中存留足夠長(zhǎng)的時(shí)間,否則其細(xì)胞將會(huì)被洗出系統(tǒng)。

在制漿造紙廠,微生物很容易找到某些適合于其生長(zhǎng)繁殖的地點(diǎn),在那里它們可以獲得足夠的存留時(shí)間。尤其是在當(dāng)前世界范圍內(nèi)的造紙企業(yè)均面臨巨大的環(huán)保壓力,紙機(jī)系統(tǒng)白水的循環(huán)使用率穩(wěn)步提高的大背景下。因此,必須格外注意儲(chǔ)水塔、抄前漿池、損紙池、較長(zhǎng)的漿料流送管路等部位的微生物生長(zhǎng)繁殖狀況。

2.4 殺菌防腐劑

殺菌防腐劑及其類似產(chǎn)品被稱為黏泥控制劑或微生物控制劑,早在19世紀(jì)就已應(yīng)用于制漿造紙工業(yè)。

如果抄紙系統(tǒng)中不添加殺菌防腐劑,那么系統(tǒng)環(huán)境很容易達(dá)到適合微生物生長(zhǎng)的需要。

殺菌防腐劑屬于這樣一類化學(xué)品,其可以抑制微生物的生長(zhǎng)或徹底殺死微生物。具體來(lái)說(shuō),殺菌防腐劑包括許多不同種類的化學(xué)物質(zhì),它們各自具有不同的作用機(jī)理。這些不同種類的殺菌防腐劑對(duì)微生物的種群繁衍具有重要影響,大多數(shù)敏感的微生物種類可以得到抑制甚至最終被殺死;然而那些具有一定抗藥性的微生物卻得以生存并成為優(yōu)勢(shì)品種。因此,殺菌防腐劑的添加方案必須根據(jù)紙機(jī)的不同情況量身定做。

3 微生物所引發(fā)的問(wèn)題

制漿造紙系統(tǒng)中有相當(dāng)數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物可維持微生物的生長(zhǎng)和繁衍,如控制不當(dāng)將可能導(dǎo)致諸多問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō),下列問(wèn)題均是因微生物生長(zhǎng)所引起的:①黏泥問(wèn)題;②紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性問(wèn)題;③腐蝕問(wèn)題;④助劑問(wèn)題;⑤產(chǎn)品問(wèn)題。

3.1 黏泥問(wèn)題(Slime problems)

生物性沉積物和化學(xué)性沉積物都可以引發(fā)紙機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題。抄紙系統(tǒng)中的黏泥和沉積物是由幾種類型微生物和非微生物物質(zhì)所組成的聚集體,這些物質(zhì)包括微生物、纖維、抽出物、助留劑和填料等。

系統(tǒng)中真正的黏泥細(xì)菌生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的問(wèn)題,微生物通過(guò)產(chǎn)生黏泥來(lái)使自身免受抗菌劑、脫水劑的傷害,以及適應(yīng)系統(tǒng)條件(如溫度、pH值等)的變化。此外,微生物通過(guò)產(chǎn)生黏泥的作用使其自身可以附著到某些部位的表面上,并可以作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的儲(chǔ)備源。

微生物產(chǎn)生黏泥的能力在很大程度上受外部環(huán)境的影響,其中營(yíng)養(yǎng)物和其他諸如溫度、空氣情況等條件具有重要的影響。因此,外部環(huán)境的變化偶爾會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌繁殖速度加快,并產(chǎn)生數(shù)量可觀的黏泥。這種現(xiàn)象可以從酸性抄紙改為堿性抄紙時(shí)微生物及黏泥的變化得以證實(shí)。對(duì)于存在于抄紙系統(tǒng)中的大多數(shù)微生物,其最合適的pH值為5～8。然而,黏泥的沉積過(guò)程受諸多因素的影響(如紙機(jī)溫度、車速、留著率、無(wú)機(jī)沉積物的種類及微生物的種類等)。有時(shí),即使沒(méi)有產(chǎn)生黏泥問(wèn)題出現(xiàn),系統(tǒng)中的微生物含量也可能相當(dāng)高。

那些生存在生物膜內(nèi)部的微生物可以遠(yuǎn)離化學(xué)藥劑的作用,因此殺菌(防腐)劑可以降低游離微生物的含量,卻不能降低那些生長(zhǎng)在生物膜內(nèi)部的微生物數(shù)量,因?yàn)闅⒕栏瘎┗蚨嗷蛏匐y以觸及到它們。

3.2 紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性問(wèn)題(Runnability problems)

微生物的繁殖可能引起嚴(yán)重的紙機(jī)操作問(wèn)題,如紙和紙板的質(zhì)量因微生物沉積物引起外觀紙病和由于揮發(fā)性脂肪酸而產(chǎn)生的異味以及由于纖維損傷而造成的紙張強(qiáng)度降低等因素的影響。由絲狀微生物細(xì)胞和其他諸如微生物、填料以及樹脂顆粒等物質(zhì)所組成的沉積物,最終會(huì)以塊狀物的形式進(jìn)入到工藝循環(huán)水中,進(jìn)而引起一系列紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性問(wèn)題[5]:①由于微生物造成的沉積物而引起斷頭;②因清理沉積物而需要的停機(jī)時(shí)間;③纖維和助劑因降解而流失;④因篩孔堵塞而造成的生產(chǎn)能力下降;⑤設(shè)備因沉積物腐蝕而造成的維修時(shí)間;其中斷頭和相應(yīng)的停機(jī)時(shí)間是影響紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能的最大問(wèn)題。

3.3 腐蝕問(wèn)題(Corrosion problems)

微生物很容易在那些與水接觸的表面上進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖,而生物性污垢指的是那些緊緊地附著于表面上的、因微生物繁殖而形成的黏泥層和化學(xué)沉積物結(jié)合在一起的集合體。因微生物所引起的腐蝕作用主要是沉積物中微生物活動(dòng)頻繁的結(jié)果,本質(zhì)上它是多種腐蝕性微生物綜合作用的結(jié)果。

多種微生物的新陳代謝作用都涉及到氧化還原反應(yīng)同時(shí)釋放能量的過(guò)程,無(wú)論是作為電荷的提供者還是接收者,附著在金屬表面上的微生物都可能引發(fā)或維持電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。微生物的代謝過(guò)程也可能影響到物質(zhì)的腐蝕行為,即通過(guò)形成局部酸環(huán)境、產(chǎn)生腐蝕性沉積物或者改變金屬表面的電化學(xué)反應(yīng)形式等途徑來(lái)影響。

在該討論范圍內(nèi)最重要的品種是硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌。其中,硫酸鹽還原菌屬于厭氧型細(xì)菌,然而其他的腐蝕性細(xì)菌則既可能是好氧型細(xì)菌也可能是厭氧型細(xì)菌。

硫酸鹽還原菌將硫酸鹽還原為亞硫酸鹽,其腐蝕機(jī)理是利用微生物所產(chǎn)生的氫化酶使金屬表面的陰極發(fā)生去極化作用。硫酸鹽還原菌能通過(guò)產(chǎn)生硫氫化物或者不溶性的硫化物抑或是產(chǎn)生氧濃差電池等作用加速金屬腐蝕的速度。濃差電池指的是因金屬表面的溶液濃度不同而產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)。

鐵細(xì)菌和錳細(xì)菌把溶解態(tài)的亞鐵離子氧化成不溶性的三價(jià)鐵離子。此時(shí),某些細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生金屬氧化物而某些細(xì)菌卻形成不溶性的氫氧化鐵。在氯離子存在的情況下,好氧菌容易形成腐蝕性極強(qiáng)的氯化鐵。此后,隨著沉積物中的氧氣量逐漸減少,厭氧型細(xì)菌得以在系統(tǒng)中生長(zhǎng)繁衍。

硫氧化細(xì)菌可以把元素硫或含硫化合物氧化成為硫磺酸,硫磺酸對(duì)許多金屬都有腐蝕作用。在紙機(jī)系統(tǒng)中起初由于消耗氧氣的好氧細(xì)菌生長(zhǎng)力旺盛,因此系統(tǒng)很容易達(dá)到缺氧狀態(tài),其結(jié)果使厭氧型細(xì)菌在系統(tǒng)中快速繁衍,并最終導(dǎo)致許多金屬腐蝕作用減弱。

當(dāng)厭氧菌生長(zhǎng)旺盛而產(chǎn)生大量氫氣時(shí)有可能造成嚴(yán)重的事故,在造紙廠就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)幾起因氫氣濃度過(guò)高而導(dǎo)致爆炸的事故。在這一方面,除了應(yīng)該注意經(jīng)常處于半流動(dòng)狀態(tài)的白水罐之外,在啟用長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后的儲(chǔ)漿池時(shí)也應(yīng)加以重視。厭氧菌的存在相當(dāng)普遍,它能產(chǎn)生耐較高溫度的孢子,這些孢子很容易進(jìn)入到造紙系統(tǒng)中。

3.4 助劑問(wèn)題(Additive problems)

其他助劑的存在可以成為微生物生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)源。

用作涂布和表面施膠的淀粉就屬于微生物生長(zhǎng)的理想營(yíng)養(yǎng)源。淀粉液的技術(shù)特征會(huì)由于微生物的活性而發(fā)生改變,值得一提的是受到污染的淀粉液可能導(dǎo)致白水系統(tǒng)中微生物的繁衍速度加快。

3.5 最終產(chǎn)品問(wèn)題(Product problems)

細(xì)胞聚集體或菌絲體從其生長(zhǎng)或沉積部位脫落下來(lái)就會(huì)引發(fā)所謂的微生物問(wèn)題。那些可以自由移動(dòng)的微生物單體細(xì)胞和菌絲體在漿料洗滌脫水過(guò)程中可能被去除。產(chǎn)品質(zhì)量下降的表現(xiàn)可能是產(chǎn)生大量的“漿斑”或“破洞”。而那類容易形成脫色菌絲體和染色酵母菌的霉菌,可能引起紙面塵埃和暗色的小孔;那些可以形成孢子的細(xì)菌令人十分討厭,因?yàn)榧?xì)菌孢子能夠忍受較高的溫度,它們即使經(jīng)過(guò)紙機(jī)干燥部高溫后仍能得以生存。這些孢子在最終產(chǎn)品紙或紙板中仍然具有活性,用于食品行業(yè)中時(shí)還會(huì)影響人體健康。這些存在于抄紙系統(tǒng)中的能產(chǎn)生孢子的細(xì)菌多以桿狀菌的形式存在。

重度污染的水系統(tǒng)或助劑系統(tǒng)中也可能導(dǎo)致有機(jī)酸的積累(如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等),這些揮發(fā)性酸(VFA,揮發(fā)性脂肪酸)具有非常強(qiáng)烈的獨(dú)特氣味,尤其是丁酸,并且這種氣味還有可能被帶到最終產(chǎn)品中。硫酸鹽還原厭氧型細(xì)菌也可能產(chǎn)生硫化氫氣體,氣味難聞。

4 造紙系統(tǒng)中影響微生物生長(zhǎng)的因素

紙機(jī)白水封閉循環(huán)程度的提高使得工藝水的溫度升高,這刺激了某些活性較強(qiáng)的細(xì)菌數(shù)量的增長(zhǎng),同時(shí)也導(dǎo)致循環(huán)水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越來(lái)越豐富。pH值除了影響微生物的吸附性能之外,還會(huì)影響有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組分的溶解性能。

每臺(tái)紙機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作條件各不相同,因而微生物問(wèn)題可能存在于系統(tǒng)的任何地方。為了合理控制微生物,必須對(duì)整個(gè)造紙系統(tǒng)進(jìn)行整體研究,充分考慮可能影響系統(tǒng)環(huán)境的所有因素。可以說(shuō),紙機(jī)的整體設(shè)計(jì)和工藝條件的制訂,所用化學(xué)品的品種,漿料的儲(chǔ)存時(shí)間,工藝水在每個(gè)漿池、儲(chǔ)存罐以及輸漿管道中的存留時(shí)間以及系統(tǒng)各部溫度和pH值的變化等諸多因素均可能影響系統(tǒng)中微生物總量的變化。

在多數(shù)情況下,引發(fā)微生物問(wèn)題最關(guān)鍵的部位可能是紙機(jī)的濕部,造紙?jiān)牧稀⑺⒅鷦⑦^(guò)程化學(xué)品、損紙漿等也會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成污染,從而使微生物總量發(fā)生變化。許多輔助性化學(xué)品的添加點(diǎn)非常接近于紙機(jī)流漿箱。

5 系統(tǒng)中微生物數(shù)量的測(cè)試方法[6]

許多不同類型的微生物在制漿和抄紙過(guò)程工藝水中繁殖的速度非常快,其中細(xì)菌的種類和數(shù)量尤為引人注意。在某種條件下,例如溫度的變化伴隨著溶解氧濃度降低時(shí),微生物的數(shù)量可能發(fā)生大的變化。此外,停滯區(qū)偶然的細(xì)菌繁殖也可能會(huì)污染整個(gè)系統(tǒng)。對(duì)紙廠的工藝水和沉積物進(jìn)行微生物含量測(cè)試,可以獲得關(guān)于抄紙系統(tǒng)有用的信息,將有助于及早發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的微生物問(wèn)題。

傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法,微生物培養(yǎng)測(cè)試所需時(shí)間較長(zhǎng),因此該法僅能提供關(guān)于微生物總數(shù)的有限信息,而微生物總數(shù)并不能反映紙機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,因此這種方法被認(rèn)為是不可靠的。但仍被眾多殺菌防腐劑供應(yīng)商作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試微生物含量的重要方法,如所謂的Easy-cult法和Petri film(商標(biāo)為3M)法。這些方法均可以用于測(cè)定漿料、白水和淀粉懸浮液及其他過(guò)程助劑中污染物(微生物)的總量,也可以用于評(píng)價(jià)殺菌防腐劑的使用效果。Easy-cult法和Petri film法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需裝備齊全的實(shí)驗(yàn)室就可以進(jìn)行微生物檢測(cè),其缺點(diǎn)仍然是需要較長(zhǎng)的微生物培養(yǎng)時(shí)間。

目前較為先進(jìn)的快速測(cè)試系統(tǒng)微生物的方法也比較多。例如,測(cè)定細(xì)胞組分的變化[如ATP(三磷酸腺苷)和過(guò)氧化氫酶]以及測(cè)量介質(zhì)中某些指標(biāo)的變化,如耗氧量、導(dǎo)電性能以及濁度等。所有的生物細(xì)胞都包含有ATP,其職能是在細(xì)胞中轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存能量。過(guò)氧化氫酶是一種普遍存在于微生物細(xì)胞中的生物酶,其功能是防止細(xì)胞中的過(guò)氧化氫積累到致毒的水平,過(guò)氧化氫實(shí)質(zhì)上是厭氧菌新陳代謝的副產(chǎn)品。ATP和過(guò)氧化氫酶均可以被快速且容易地檢測(cè)和監(jiān)控。然而,在復(fù)雜多變的環(huán)境中(如抄紙系統(tǒng)循環(huán)水),檢測(cè)ATP的意義并不大。但是,如果檢測(cè)程序合適,即便存在潛在的干擾物質(zhì)也不會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。測(cè)定過(guò)氧化氫酶的缺點(diǎn)是并非所有的微生物細(xì)胞都會(huì)產(chǎn)生生物酶。一個(gè)相當(dāng)容易并且快速的方法是測(cè)定每一個(gè)可疑位置的氧化還原電位以及溶解氧的水平,如果系統(tǒng)的這些數(shù)值較低則說(shuō)明系統(tǒng)中的微生物活動(dòng)頻繁,同時(shí)也說(shuō)明系統(tǒng)處于厭氧狀態(tài),進(jìn)而預(yù)示著系統(tǒng)將可能出現(xiàn)微生物問(wèn)題。

在許多種情況下,揮發(fā)性酸如醋酸、丙酸、丁酸的含量提高也預(yù)示著系統(tǒng)中微生物活動(dòng)頻繁。這些酸都是厭氧型微生物新陳代謝的結(jié)果,普遍存在于抄紙系統(tǒng)中的很多種細(xì)菌都屬于厭氧型微生物,因此在氧氣含量較低的環(huán)境中它們繁殖速度較快。鑒于此種情況,某些工廠有規(guī)律性地記錄工藝循環(huán)水中丁酸的水平。

6 如何減少紙機(jī)系統(tǒng)中的微生物

制定有效的黏泥控制方案是排除微生物問(wèn)題,確保最終產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量的先決條件;更重要的是當(dāng)工藝變化時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整黏泥控制方案。這一點(diǎn)已經(jīng)得到行內(nèi)人士的普遍認(rèn)可,尤其是當(dāng)抄紙系統(tǒng)由酸性抄紙向堿性抄紙過(guò)渡的過(guò)程中,這成為紙廠技術(shù)人員必須考慮的問(wèn)題。

第一步包括正確理解影響微生物生長(zhǎng)的紙機(jī)條件,例如溫度和pH值,對(duì)現(xiàn)存微生物種群的數(shù)量及品種具有特別重要的影響。填料、涂布染料以及其他多種抄紙過(guò)程中所使用的助劑都能夠把微生物污染物帶入到抄紙系統(tǒng)中。某些助劑如淀粉還會(huì)引起黏泥生成細(xì)菌的大規(guī)模繁殖。此外,新鮮的補(bǔ)充水以及許多助劑也會(huì)成為攜帶大量微生物的污染源。

為了控制微生物環(huán)境,有時(shí)只需要測(cè)定不同位置處微生物種群的總數(shù)。而沒(méi)有必要測(cè)定系統(tǒng)中究竟存在哪一種微生物。例如只需要知道系統(tǒng)中存在導(dǎo)致黏泥的微生物物種而不必計(jì)較它們是霉菌還是酵母菌。

特定環(huán)境中可以通過(guò)縮減進(jìn)入到系統(tǒng)中的污染物來(lái)控制微生物的生長(zhǎng),也可以通過(guò)使用殺菌防腐劑來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)。在某種條件下,也可以通過(guò)降低營(yíng)養(yǎng)物含量的辦法來(lái)控制。

在抄紙系統(tǒng)中,盡量減少或者避免形成漿料或白水滯留區(qū)也可以降低厭氧區(qū)的形成。

因微生物所引起的問(wèn)題在很大程度上都可以通過(guò)維持紙機(jī)清潔、確保紙機(jī)設(shè)計(jì)合理以及密切注意影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境變化等手段予以避免。同時(shí),控制原材料、控制化學(xué)品的純度以及監(jiān)控制漿部所制備漿料的微生物含量也同樣重要。此外,要特別關(guān)注儲(chǔ)存涂布損紙漿料的儲(chǔ)漿池。

影響系統(tǒng)沉積物控制的關(guān)鍵性因素是:①良好的管理,阻止沉積物的形成;②工廠設(shè)計(jì)合理,制約微生物生長(zhǎng)的條件;③使用殺菌防腐劑,控制微生物的生長(zhǎng)。

6.1 良好的管理

微生物進(jìn)入到抄紙系統(tǒng)中的途徑有:①原材料。②化學(xué)品。③工藝水。因此,每臺(tái)紙機(jī)所含有的微生物種類會(huì)因?yàn)槌鞐l件、原材料質(zhì)量、所用工藝水以及化學(xué)品的不同而不同。

良好的管理意味著盡量降低進(jìn)入到工廠中的微生物總量,防止沉積物的形成。這包括控制進(jìn)入到系統(tǒng)中的新鮮水、原材料、化學(xué)品、所制備助劑中的微生物含量以及有規(guī)律地對(duì)漿料流送系統(tǒng)(各種罐及輸漿管道)進(jìn)行清洗,這有助于防止助劑變質(zhì)。

新鮮水是微生物進(jìn)入到系統(tǒng)中的一個(gè)重要渠道,大量的新鮮水應(yīng)用于碎漿機(jī)、白水盤以及儲(chǔ)水池。因此,合理控制工廠新鮮水中微生物的含量就顯得尤為重要。對(duì)新鮮水進(jìn)行氯化處理可以控制微生物污染,有效氯的殘留量控制在0.3～0.5 mg/kg以及與殺菌防腐劑共用可以確保新鮮水中微生物含量處于較低的水平。若氯化處理監(jiān)控不當(dāng),將可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、毛毯性能變差以及其他問(wèn)題。此外,監(jiān)控任何助劑中微生物的含量有助于降低污染源。因此,一個(gè)有效的控制方案還應(yīng)包括多種助劑的防腐。建立有規(guī)律的微生物檢測(cè)程序?qū)τ趶目傮w上控制黏泥具有重要的作用。

有計(jì)劃地對(duì)紙機(jī)進(jìn)行清洗也是保證紙機(jī)正常生產(chǎn)的重要組成部分。

6.2 操作條件

整臺(tái)紙機(jī)的設(shè)計(jì)十分重要,漿料流速較低的區(qū)域如儲(chǔ)漿池及蓄水池必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

不同階段漿料量和水流量應(yīng)該盡可能地縮短存留時(shí)間。同時(shí),厭氧菌活動(dòng)的機(jī)會(huì)也相應(yīng)縮減。在攪動(dòng)很小或者幾乎沒(méi)有攪動(dòng)的條件下,氧氣必然會(huì)被好氧菌迅速地消耗掉,結(jié)果厭氧菌的生長(zhǎng)繁殖就會(huì)加快。而在水循環(huán)過(guò)程中,一個(gè)快速流動(dòng)的系統(tǒng)也會(huì)影響氧氣的供應(yīng),其結(jié)果會(huì)有效地抑制厭氧菌的生長(zhǎng)。研究結(jié)果表明,氧含量在4 mg/L時(shí)就足以抑制厭氧菌的生長(zhǎng)。

停機(jī)期間氧氣供應(yīng)的問(wèn)題也特別重要,當(dāng)抄紙漿料和紙機(jī)白水在整個(gè)過(guò)程中循環(huán)時(shí),空氣會(huì)混入到水中,其結(jié)果是厭氧菌的生長(zhǎng)受到抑制[7-8]。停機(jī)期間,好氧菌迅速地消耗氧氣并提供厭氧菌生長(zhǎng)的條件。厭氧菌的生長(zhǎng)可以通過(guò)加強(qiáng)儲(chǔ)水池?cái)嚢杌虬惭b通氣裝置來(lái)予以抑制。另一方面,儲(chǔ)漿池和損紙漿池需要添加一定量的殺菌防腐劑。在停機(jī)期間,為防止助劑變質(zhì)應(yīng)該在其中添加作用持久、廣譜抗菌的殺菌防腐劑。此外,殺菌防腐劑也可以用于白水或儲(chǔ)漿池中。另外,儲(chǔ)漿池的通風(fēng)非常重要,因?yàn)榭梢苑乐挂騾捬蹙顒?dòng)頻繁而產(chǎn)生爆炸性氣體。

6.3 使用殺菌防腐劑控制黏泥

解決由微生物生長(zhǎng)伴隨有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物所引發(fā)的黏泥問(wèn)題,也可以通過(guò)使用殺菌防腐劑來(lái)予以控制。

殺菌防腐劑及其類似產(chǎn)品被稱為黏泥控制劑或微生物控制劑,主要是通過(guò)殺死細(xì)菌或使其失去生長(zhǎng)繁殖能力來(lái)控制微生物的生長(zhǎng)繁殖,從而保證物料在使用過(guò)程中不產(chǎn)生腐敗變質(zhì)。許多活性組分不同的殺菌防腐劑都可以使用。某些殺菌防腐劑的效果是基于破壞細(xì)胞膜組織來(lái)抑制微生物的新陳代謝作用及其生長(zhǎng)繁殖的。其他類型的殺菌防腐劑通過(guò)滲透進(jìn)入生物細(xì)胞膜并與細(xì)胞的重要組分發(fā)生反應(yīng)(如生物酶、蛋白質(zhì)等)。

6.3.1 造紙系統(tǒng)中常用的殺菌防腐劑

殺菌防腐劑的種類繁多,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同,可分為無(wú)機(jī)殺菌防腐劑和有機(jī)殺菌防腐劑。

無(wú)機(jī)殺菌防腐劑根據(jù)其作用原理可分為氧化型和還原型[9]。還原型殺菌防腐劑具有殺菌作用和漂白作用,如亞硫酸及其鹽,主要用作漂白劑;氧化型殺菌防腐劑殺菌消毒能力強(qiáng),但化學(xué)性質(zhì)較不穩(wěn)定,易分解,作用不能持久,且有異臭味,同時(shí)其對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕作用、對(duì)纖維有一定的降解作用。故多用于對(duì)設(shè)備、容器、半成品及水的消毒殺菌,主要包括氯制劑(如次氯酸鹽和氯銨)、過(guò)氧化物(過(guò)氧化氫和過(guò)氧化鈉)。

有機(jī)殺菌防腐劑具有高效、低毒、生物降解性好等優(yōu)點(diǎn),目前此類殺菌防腐劑是造紙工業(yè)中用得最多的一類。主要包括有機(jī)硫、有機(jī)溴和含氮硫雜環(huán)化合物等高效低毒的殺菌防腐劑。

有機(jī)硫殺菌防腐劑的代表性產(chǎn)品是亞甲基雙硫氰酸酯(MBT)。MBT滅菌譜較廣,對(duì)細(xì)菌、真菌、藻類均有明顯的殺滅作用,可用于紙漿和涂料的防腐;有機(jī)溴殺菌防腐劑是一種相對(duì)較新的殺菌劑,這類殺菌防腐劑在堿性或高pH值水中或有氨存在的情況下,仍具有殺菌能力強(qiáng)、毒性小、易于降解、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn),正越來(lái)越受到人們的重視。目前應(yīng)用于造紙系統(tǒng)的有機(jī)溴類殺菌防腐劑品種主要是2-溴-2-硝基丙二醇(BNP)和2,2-二溴-3-次氨基丙酰胺(DBNPA);雜環(huán)化合物殺菌防腐劑的殺菌機(jī)理主要是依靠雜環(huán)上的活性部分,如N、H、O與菌體蛋白質(zhì)中DNA的堿基形成氧健,吸附在細(xì)胞上,從而破壞了細(xì)胞內(nèi)DNA的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致DNA失去繁殖能力,從而使細(xì)胞死亡。其典型的殺菌劑有異噻唑啉酮,均三嗪、咪唑啉、噻唑、吡啶類,這類殺菌劑優(yōu)點(diǎn)是殺菌率高、配伍性好,不足之處是成本略高,有些化合物水溶性較低。目前,造紙行業(yè)應(yīng)用最多的雜環(huán)類殺菌防腐劑主要是異噻唑啉酮及其復(fù)配產(chǎn)品;有機(jī)醛類殺菌防腐劑起殺菌作用的是醛基,醛基上的氧帶負(fù)電荷,碳帶正電荷。帶正電荷的碳與細(xì)菌蛋白質(zhì)的胺基和硫基發(fā)生加成反應(yīng),從而破壞細(xì)菌蛋白質(zhì),導(dǎo)致細(xì)菌死亡。有機(jī)醛類殺菌劑目前應(yīng)用最多的就是戊二醛。有文獻(xiàn)記載[10],大多數(shù)造紙廠通過(guò)在系統(tǒng)中添加DBNPA和戊二醛等殺菌防腐劑,可以消除異味,其添加點(diǎn)通常在發(fā)生異味處。此外,某些食品級(jí)用紙生產(chǎn)中也可以通過(guò)在系統(tǒng)中添加殺菌劑和氧化劑來(lái)減少成紙中細(xì)菌體的總數(shù)。例如Betz食品級(jí)用紙殺菌劑是氧化劑和專用殺菌劑的混合物,氧化劑通常為ClO2和Cl2;殺菌劑包括磺胺類、DBNPA和戊二醛;其他有機(jī)殺菌防腐劑還有季銨鹽類殺菌劑(如十二烷基二甲基芐基氯化銨(潔爾滅),十二烷基二甲基芐基溴化銨(新潔爾滅))、有機(jī)磷及氯酚等,此幾類有機(jī)化合物因?yàn)槭褂贸杀据^高、泡沫大、環(huán)境友好性差等問(wèn)題,目前在造紙行業(yè)中應(yīng)用較少。

6.3.2 殺菌防腐劑的選擇[10-11]

選擇殺菌防腐劑必須考慮其效果、組分、毒性及局限性。首先是要求殺菌防腐劑具有廣譜、高效的特點(diǎn);理想的廣譜殺菌防腐劑應(yīng)該在較寬的操作條件下有效,如pH值和溫度;快速起效是對(duì)殺菌防腐劑的根本要求,因?yàn)樗鼈兡軐?duì)工藝變動(dòng)快速地作出反應(yīng)。一旦殺菌防腐劑快速地完成了其殺菌或抑菌的功能,其化學(xué)成分是否能容易地降解為無(wú)公害產(chǎn)物就顯得尤為重要。

同其他任何組分一樣,使用時(shí)必須強(qiáng)調(diào)其價(jià)格性能比(價(jià)效比),從采購(gòu)的角度來(lái)說(shuō),如果單位價(jià)格可以接受的話,其最終的使用價(jià)值才是使用者的追求所在。對(duì)殺菌防腐劑而言,與其他造紙助劑的兼容性和其高效殺菌能力同等重要。理想的殺菌防腐劑應(yīng)由活性成分和惰性成分組成。此外,殺菌防腐劑不應(yīng)含有有機(jī)溶劑、重金屬離子以及二惡英和呋喃。

好的殺菌防腐劑還應(yīng)具有較低的使用毒性(高半致死濃度LD50),且對(duì)水生動(dòng)植物影響較小(高半致死量LC50),產(chǎn)品應(yīng)無(wú)刺激性且不影響下游的生物廢水處理設(shè)施。為了符合以上標(biāo)準(zhǔn),任何被認(rèn)為符合制漿造紙工廠使用的殺菌防腐劑產(chǎn)品都必須遵循地方、國(guó)家的有關(guān)規(guī)定。

6.3.3 殺菌防腐劑添加點(diǎn)的確定

殺菌防腐劑通常的添加點(diǎn)主要有漿池、涂料配制罐、白水池,有時(shí)還有損漿池和表面施膠液稀釋罐,但是實(shí)際添加點(diǎn)還應(yīng)根據(jù)紙機(jī)系統(tǒng)具體情況考慮如下因素。

首先,應(yīng)考慮殺菌防腐劑自身的特點(diǎn)。目前殺菌防腐劑種類繁多,即使是同一類殺菌防腐劑也因其各成分配比不同而表現(xiàn)出不同的特性;有的殺菌防腐劑起效快,殺菌力強(qiáng),應(yīng)用時(shí)以殺菌為主,故而多用于紙機(jī)抄前池;而有的殺菌防腐劑起效慢,殺菌效力持久,應(yīng)用時(shí)以防腐為主,故多用于紙機(jī)白水池。

其次,是要考慮擬添加部位漿料的濃度。在相同用量的情況下,在漿濃較高處添加可提高殺菌濃度節(jié)約用量。例如對(duì)于紙機(jī)前的網(wǎng)前箱和抄前池,相同添加量在抄前池添加的殺菌防腐劑其濃度為在網(wǎng)前箱添加濃度的3～5倍,殺菌效果也明顯優(yōu)于在網(wǎng)前箱添加。

再次,就是要考慮整臺(tái)紙機(jī)(包括制漿部和抄紙部)工藝流程中各部位的微生物含量,在此基礎(chǔ)上可根據(jù)不同的目的在不同的部位添加相應(yīng)的殺菌防腐劑。如Betz造紙化學(xué)品公司[10]在造紙機(jī)3個(gè)部位處理微生物,即新鮮水、濃漿區(qū)和稀漿區(qū)(白水區(qū))。新鮮水區(qū)用氧化型殺菌防腐劑處理,如Cl2、ClO2和HBr O;濃漿區(qū)用磺胺基的殺菌防腐劑處理。

最后,在稀漿區(qū)(白水區(qū))用兩種方法處理:①使用磺胺基類殺菌防腐劑、BNP、DBNPA、戊二醛;②直接用季銨鹽類或DDGH(十二烷基鹽酸胍)處理。殺菌防腐劑增效劑通常為表面活性劑和分散劑的混合物,經(jīng)常被加入到標(biāo)準(zhǔn)殺菌防腐劑中以控制沉積物。

此外,對(duì)于有表面施膠的紙機(jī)系統(tǒng),由于表面施膠液中往往有較多的淀粉,所以有時(shí)也應(yīng)在表面施膠液稀釋罐中添加部分殺菌防腐劑(尤其在夏季)。

6.3.4 殺菌和抑菌效果的評(píng)價(jià)[5,12]

評(píng)價(jià)殺菌和抑菌效果可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行。第一方面可稱之為“微觀測(cè)試法”,即通過(guò)微生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試殺菌防腐劑加入前后紙漿和網(wǎng)下白水中菌落數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)殺菌防腐劑的效果。第二方面可稱之為“宏觀觀察法”,即通過(guò)在剛清洗完的紙機(jī)上投加殺菌防腐劑并記錄投加后紙機(jī)的生產(chǎn)情況、清洗周期和紙品的外觀質(zhì)量(主要是塵埃度)的變化及紙機(jī)網(wǎng)部流漿箱、白水池壁上黏液的分布情況,并以此來(lái)評(píng)價(jià)殺菌防腐劑的效果。實(shí)際上,這兩個(gè)方面往往是同時(shí)進(jìn)行的。通過(guò)以上這兩個(gè)方面的工作就可對(duì)殺菌防腐劑的殺菌和抑菌效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

6.3.5 殺菌防腐劑使用過(guò)程中必須明確的幾個(gè)問(wèn)題

(1)殺菌和抑菌作用

殺菌防腐劑對(duì)微生物的作用有的是真正地把菌殺死,有的只是由于微生物的生命活動(dòng)的某一過(guò)程受到抑制,所以有殺菌和抑菌之分。防腐劑的殺菌和抑菌作用往往與其濃度和作用時(shí)間有關(guān),同一殺菌防腐劑,濃度高或作用時(shí)間長(zhǎng)可以殺滅細(xì)菌;而濃度低或作用時(shí)間短則只能起到抑制作用。另外,同一殺菌防腐劑對(duì)不同微生物的作用也完全不同,對(duì)某種微生物可起到殺滅作用而對(duì)另一種微生物可能只有抑制作用。

(2)有效濃度

使用殺菌防腐劑對(duì)其用量要適當(dāng)控制,因?yàn)橛袝r(shí)當(dāng)細(xì)菌受到一種化學(xué)物質(zhì)威脅時(shí),有一種使其代謝活動(dòng)加速的趨勢(shì),不足以致死的劑量實(shí)際上反而可能會(huì)刺激細(xì)菌的生長(zhǎng)。所以殺菌防腐劑在使用中均存在一個(gè)最低有效濃度的概念,如果使用濃度過(guò)低則起不到殺菌或抑菌的效果,而使用濃度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)保證殺菌劑濃度比最低有效濃度稍高一點(diǎn)。殺菌防腐劑的殺菌和抑菌有效濃度主要與殺菌防腐劑的有效成分有關(guān),有效成分不同其有效濃度也不同。

(3)不同有效成分的殺菌防腐劑交替使用

沒(méi)有一種殺菌防腐劑能夠有效地殺死所有存在于系統(tǒng)中的微生物,因此人們?cè)谂﹂_發(fā)廣譜抗菌的殺菌防腐劑。然而,也有利用殺菌防腐劑控制微生物黏泥問(wèn)題的方案采用針對(duì)性強(qiáng)的殺菌防腐劑,以減少生物膜的形成。為了避免微生物群落產(chǎn)生抗藥性,應(yīng)該定期更換不同殺菌機(jī)理的殺菌防腐劑。

(4)刷車周期

殺菌防腐劑供應(yīng)商技術(shù)人員在設(shè)定添加方案時(shí),必須兼顧成本和效果這兩個(gè)因素。事實(shí)上,在造紙系統(tǒng)中添加過(guò)量的殺菌防腐劑是不經(jīng)濟(jì)的,那么,如何平衡成本與效果的關(guān)系呢?這就涉及到“刷車周期”的概念。

所謂“刷車周期”就是指在一個(gè)正常添加了殺菌防腐劑的造紙系統(tǒng)中,每隔一定時(shí)間就需要對(duì)紙機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃的停機(jī)刷洗,這段間隔的時(shí)間就稱為“刷車周期”(重點(diǎn)刷洗的部位是流漿箱、網(wǎng)部脫水元件以及整個(gè)紙機(jī)短循環(huán)系統(tǒng))。考慮到紙廠對(duì)成本的控制比較嚴(yán)格,因此技術(shù)人員在設(shè)計(jì)添加方案時(shí),必須同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定一個(gè)“刷車周期”,以便管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更有效的管理。

7 當(dāng)前國(guó)外先進(jìn)微生物黏泥的控制技術(shù)及發(fā)展方向

隨著人們對(duì)黏泥沉積物的組分及生物膜的形成機(jī)理等的認(rèn)識(shí)越來(lái)越充分,使可供選擇的黏泥控制劑種類也越來(lái)越多,相應(yīng)的黏泥控制程序也日趨完善。現(xiàn)以Grace公司的殺菌防腐劑添加系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

Grace公司向造紙廠供應(yīng)一系列產(chǎn)品去控制微生物的生長(zhǎng)[10](見圖1)。該系統(tǒng)包括DaracideT M、DarastatT M、DarasanT M、DarasolT M和DarazymeT M。DaracideT M是一種殺菌劑,用于殺死或抑制細(xì)菌、霉菌或藻類。該產(chǎn)品更適用于加入到流程長(zhǎng)的封閉系統(tǒng)、滯流系統(tǒng)、損紙漿池及纖維回收系統(tǒng); DarastatT M是一種防腐劑,用于抑制危害漿料和紙張?jiān)系奈⑸锏纳L(zhǎng),如濕紙漿、填料、淀粉液和涂布顏料。DarasanT M是一種氧化劑,用于處理新鮮水以減少封閉系統(tǒng)的污染;DarasolT M是一種微生物分散劑,具有穿透由細(xì)菌、霉菌、酵母菌等微生物形成的生物膜的能力,該產(chǎn)品多用于加入到濃漿、凈化水以及纖維回收系統(tǒng)中。DarazymeT M是一種酵素,可降解正在形成的微生物膜團(tuán)體即有名的細(xì)胞外復(fù)合物,DarazymeT M主要用于加入到紙機(jī)短循環(huán)系統(tǒng)中。

圖1 Grace Dear-born公司添加系統(tǒng)

今后,微生物黏泥控制技術(shù)的發(fā)展方向主要是加強(qiáng)開發(fā)和使用廣譜、高效、低毒的復(fù)合型殺菌防腐劑,采用生物技術(shù)和生物化學(xué)技術(shù)等新興技術(shù)以及采用多種技術(shù)共用的微生物黏泥控制技術(shù)等。

隨著全球范圍內(nèi)環(huán)保意識(shí)的普遍增強(qiáng),近年來(lái)殺菌防腐劑的供應(yīng)商們都在努力開發(fā)應(yīng)用廣譜、高效、低毒、使用范圍廣且對(duì)環(huán)境安全的多功能制劑,同時(shí)加強(qiáng)開發(fā)和使用復(fù)合型殺菌防腐劑。復(fù)合型殺菌防腐劑是指將各種單一的殺菌防腐劑復(fù)配或把某一殺菌防腐劑與表面活性劑和溶劑復(fù)配。通過(guò)研究各組分之間的協(xié)同增效和互補(bǔ)殺菌作用以達(dá)到提高殺菌效率和降低成本的目的。這類殺菌防腐劑的殺菌效力往往不是簡(jiǎn)單的疊加作用,而是相乘作用。這種所謂的增效作用,通常在降低使用量的情況下仍能保持足夠的殺菌效力并且能夠同時(shí)拓寬抗菌譜[9,12]。

此外,采用生物技術(shù)也可以控制黏泥問(wèn)題和微生物繁殖問(wèn)題。例如,利用黏泥分解酶和可殺滅特殊細(xì)菌的濾過(guò)性微生物控制技術(shù)已經(jīng)研發(fā)成功,其缺點(diǎn)是僅僅可以去除黏泥而不是去除產(chǎn)生黏泥的有機(jī)體。

現(xiàn)在,已經(jīng)研制出采用生物化學(xué)技術(shù)控制微生物的特殊殺菌防腐劑產(chǎn)品。該生物化學(xué)方法使用改性木素磺酸鹽作為復(fù)合模型,其機(jī)理是利用靜電荷中和作用處理微生物代謝產(chǎn)物,進(jìn)而使?fàn)I養(yǎng)物對(duì)于微生物失去作用,從而抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖,同時(shí)它還可以螯合存在于循環(huán)系統(tǒng)中的微量元素。

總之,目前微生物黏泥控制技術(shù)研究的重點(diǎn)就是如何使殺菌防腐劑在較低的濃度下起效以及發(fā)展無(wú)毒型產(chǎn)品,以便實(shí)現(xiàn)紙機(jī)系統(tǒng)的清潔生產(chǎn)。

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(責(zé)任編輯:趙旸宇)

The Problem Caused byM icroorgan ism s in PaperMachine System and Its Control

J IN Xing-ming

(Beijing Shieldry Technology Co.,Ltd.,Beijing,100053)

金星明先生,碩士;主要從事造紙化學(xué)品的研究開發(fā)工作。

TS75

A

0254-508X(2010)02-0061-08

2009-08-28(修改稿)