湿解处理木质纤维类废物的实验研究.doc

湿解处理木质纤维类废物的实验研究
董向元1,郭淑青1,肖云汉2
1. 中原工学院能源与环境学院,河南郑州 450007;2. 中国科学院工程热物理研究所,北京 100080
摘要:湿解是环境友好的新型有机废物处理技术。在小型湿解实验装置中,对草坪草进行了湿解实验,引入了能够综合反应操作温度和停留时间对湿解反应影响的反应强度参数,运用木质纤维素固体基质半纤维素、纤维素和木质素定量分析程序,灼烧法,容量法,浸提法和高效液相色谱等考察了在不同反应强度参数下,湿解对固体产物和液体产物的影响。结果表明,随反应强度的增加,湿解后固体产物减重的现象增加;半纤维素残留量明显下降,纤维素由于其复杂的晶体结构,其残留量变化差别不大,但有约70%左右的纤维素被降解;有机质转化率逐渐增加;木质素质量分数由于湿解产物的重聚与缩合而高于原料中木质素分数浓度。~,,有较好的腐熟度。湿解液体产物的分析表明:当反应强度增加时,总可溶性糖的质量浓度先增加而后下降,乙酸和糠醛一直呈增加的趋势。
关键词:木质纤维类废物;湿解;草坪草
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)01-0128-05
随着社会经济的迅速发展,城市生活废物和农林废物产生量逐年增加,其中可降解有机组分约占废物总量的一半以上,它的处理对整个废物的处理起着举足轻重的作用。湿解[1]正是快速有效的处理可降解有机废物的新型技术,它利用高温高压的水蒸气使之在密闭反应釜内快速资源化。因其处理时间短(一般不超过2 h),不易产生二次污染;在垃圾综合处理厂中,可以和焚烧相匹配;处理产物是良好的土壤改良剂或有机肥料等优点,引起了社会各界的广泛关注。
中国科学院工程热物理研究所针对此项技术做了大量的研究工作[2-4]。对厨余、秸秆等多种有机废物进行了湿解实验研究,探索了湿解工艺的运行参数及湿解产物的干燥利用和稳定性,研究了不同浓度湿解产物在土壤中的物质变化和腐熟度,并证实了湿解产物中含有丰富的有机质和腐殖酸,是减量化、稳定化和无害化处理利用有机固体废弃物的有效手段之一。作为新型垃圾综合处理利用中的核心技术已经被应用于北京、哈尔滨和福建漳州等地。日本IHI公司在和中国科学院工程热物理研究所合作的同时,也进行了部分的研究工作。探索了经湿解处理和未经湿解处理的松树枝、桃树枝和草坪草等对土壤特性的影响[5]。
在可降解组分中较难降解的木质纤维类废物是可降解有机物处理的关键,因此,本文在前期工作的基础上,选用草坪草作为实验物料,在小型湿解实验台上,着重研究了不同反应强度参数下,湿解处理对木质纤维类废物的影响,并对不同反应强度参数下,湿解固体产物和液体产物的成分作了详细的分析,以期为湿解机理提供更进一步的理论依据。
1 实验部分
实验材料和方法
实验材料选用自然风干的草坪草。其主要化学组分中半纤维素、%、%、%。本实验选用小型湿解实验系统如图1所示,实验系统详细的介绍见文献[4]。为减少分离固体产物和液体产物时造成的误差,实验前,先将草坪草放进用100目316 L的不锈钢丝网做成的包裹内,置入反应釜中;然后向釜内加定量水,使液固比约为30∶1(这是因为纤