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据统计,2005年中国城市垃圾的排放总量已达到约1.8亿吨,并且还在以每年8%-10%的速度增长,其中,厨余垃圾的增长速度较为突出,因此厨余垃圾资源化已成为重要的研究课题。
本论文实验主要利用亚临界水密度和粘度小、扩散速度较大、介电常数小、具备有机溶剂的特性、离子积较大、同时具备了酸和碱的催化剂特性等特点,实现将亚临界水技术应用于厨余垃圾的资源化的研究。在城市厨余垃圾的有机成分里,纤维类、淀粉类物质占了很大一部份,可以通过亚临界水氧化将这些大分子物质变成小分子的低级脂肪酸(醋酸、甲酸等)或其它有机产物,从而实现厨余垃圾的高效资源化处理。
首先,在不加氧化剂(H202)的条件下,选取大米、生粉作为厨余垃圾中淀粉的代表物质,利用亚临界水处理后的主要产物为糠醛(2-FA)、5-羟甲基糠醛(HMF)、乳酸(LA)等;在加氧化剂的条件下,选取作为厨余垃圾的代表物质和选取的厨余垃圾进行对比,研究了利用亚临界氧化反应后生成甲酸、乙酸的反应规律。最后实验结果表明,亚临界法处理工艺中,反应温度、反应时间、加氧量对厨余垃圾处理后甲酸、乙酸产量以及碳的转化率都有不同程度的影响。反应时间、反应温度、加氧量的范围分别确定在0-2.5min、0-330℃、0-150%,甲酸、乙酸产量以及碳转化率均随着反应温度、反应时间、加氧量的增加,总体趋势都是先增大后减小的。因此,综合考虑各种因素,在此范围确定的比较好的工艺条件:大米,反应时间为1~1.5min,加氧量为70%~100%,反应温度为280℃;白菜,反应时间为1~2min,加氧量为70%~100%,反应温度为280℃~300℃;厨余,反应时间为2~2.5min,加氧量为70%~100%,反应温度为300℃,在此工艺条件下碳的转化率可以达到30%。另外,通过结果比较,得出淀粉类物质生成的有机酸较纤维素类物质少。