濕解處理木質纖維類廢物的實驗研究
摘要:濕解是環境友好的新型有機廢物處理技術。在小型濕解實驗裝置中,對草坪草進行了濕解實驗,引入了能夠綜合反應操作溫度和停留時間對濕解反應影響的反應強度參數,運用木質纖維素固體基質半纖維素、纖維素和木質素定量分析程序,灼燒法,容量法,浸提法和高效液相色譜等考察了在不同反應強度參數下,濕解對固體產物和液體產物的影響。結果表明,隨反應強度的增加,濕解后固體產物減重的現象增加;半纖維素殘留量明顯下降,纖維素由于其復雜的晶體結構,其殘留量變化差別不大,但有約70%左右的纖維素被降解;有機質轉化率逐漸增加;木質素質量分數由于濕解產物的重聚與縮合而高于原料中木質素分數濃度。在研究選用的反應強度參數3.16~4.63范圍內,濕解產物腐殖化率大于0.8,有較好的腐熟度。濕解液體產物的分析表明:當反應強度增加時,總可溶性糖的質量濃度先增加而后下降,乙酸和糠醛一直呈增加的趨勢。
關鍵詞:木質纖維類廢物;濕解;草坪草
隨著社會經濟的迅速發展,城市生活廢物和農林廢物產生量逐年增加,其中可降解有機組分約占廢物總量的一半以上,它的處理對整個廢物的處理起著舉足輕重的作用。濕解[1]正是快速有效的處理可降解有機廢物的新型技術,它利用高溫高壓的水蒸氣使之在密閉反應釜內快速資源化。因其處理時間短(一般不超過2 h),不易產生二次污染;在垃圾綜合處理廠中,可以和焚燒相匹配;處理產物是良好的土壤改良劑或有機肥料等優點,引起了社會各界的廣泛關注。
中國科學院工程熱物理研究所針對此項技術做了大量的研究工作[2-4]。對廚余、秸稈等多種有機廢物進行了濕解實驗研究,探索了濕解工藝的運行參數及濕解產物的干燥利用和穩定性,研究了不同濃度濕解產物在土壤中的物質變化和腐熟度,并證實了濕解產物中含有豐富的有機質和腐殖酸,是減量化、穩定化和無害化處理利用有機固體廢棄物的有效手段之一。作為新型垃圾綜合處理利用中的核心技術已經被應用于北京、哈爾濱和福建漳州等地。日本IHI公司在和中國科學院工程熱物理研究所合作的同時,也進行了部分的研究工作。探索了經濕解處理和未經濕解處理的松樹枝、桃樹枝和草坪草等對土壤特性的影響[5]。
在可降解組分中較難降解的木質纖維類廢物是可降解有機物處理的關鍵,因此,本文在前期工作的基礎上,選用草坪草作為實驗物料,在小型濕解實驗臺上,著重研究了不同反應強度參數下,濕解處理對木質纖維類廢物的影響,并對不同反應強度參數下,濕解固體產物和液體產物的成分作了詳細的分析,以期為濕解機理提供更進一步的理論依據。

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