大部分的城市废弃物都具有体积大且产生周期短的特点,因此根本来不及处理。据统计,全球每年产生废弃物100多亿吨,而我国每年城市废弃物的产量则高达1。44×109吨同时以年均5%的涨幅处在同比增长当中。为了解决日益严重的废弃物增长问题,我国建立了无数的垃圾填埋场或转储场来收纳大量成堆的垃圾[3]对城市固体废弃物的资源化利用途径包括以下3个:(1)物质回收,即通过处理废弃物并且从里面回收所指定的可被二次利用的物质比如纸张这些很环保的物质。(2)物质转换,指通过对废弃物的重新利用从而制取出另一种新形态的物质,比如利用废玻璃以及废橡胶等工业废料可以生产出有用的铺路材料,而利用高炉里面的矿渣、粉煤灰等看似无用的东西则可以生产出水泥以及其他建设性工业材料。(3)能量之间的转换,是指人们可以利用先进的技术从废物处理的一系列过程中回收能为人们所用的能量,例如可以利用垃圾或污泥厌氧消化从而可以产生有用的沼气作为能源向企业和居民供热或发电。
图1。3城市固体废弃物资源化利用的途径
1。3城市废弃生物质资源再利用
生物质的降解转化是指生物质原料经过一系列的化学或者物理生物的连锁反应,释放并且发酵生产出了糖类和乙醇的过程。降解流程主要可以简单分解为三个步骤:先收集好含有大量生物质的原材料并进行预处理、用纤维素酶来水解纤维素然后将纤维素发酵成为纯净的单糖物质、接下来对微生物发酵从而产生富含生物的能源燃料。
对原料进行预处理的过程这一步非常重要,主要是为了提高木质纤维素的糖化效率,提高了木质纤维素的糖化效率的作用有很多,主要可以分为:一是改变了生物质体内的天然纤维的结构从而降低了主要物质即纤维素的结晶度和聚合度;二是能够脱除生物质里面的木质素、半纤维素,这两种组份的降低可以有效的减少对其他组分的阻碍作用,三是可以增大纤维素与酶两者之间的接触面积从而可以加快两者的反应速率进一步的提高了酶降解的速率[4]。
预处理方法主要分为物理法、化学法、生物法及各种方法相结合的综合法。
(1)物理方法处理水稻秸秆:主要有用粉粹机先粉碎再研磨、用蒸汽机进行蒸汽爆破、高温液态水、微波处理以及电子束辐射。
粉碎研磨是所有预处理的初始步骤,单纯的研磨效果不理想,耗能高,需要结合其他预处理方法。文献综述
蒸汽爆破能够十分有效率地地破坏原来料里面的纤维结构,水解大部分的半纤维素,也能够将木质素进行小分子的细化,水洗后两者会部分去除,不过纤维素水解较少,适当加入催化剂可以有效提高糖产率。
高温液态水主要就是将原本多糖的半纤维素部分降解为少糖结构以此提高纤维素的可及度。但得到的寡糖需要进一步酶解或者酸解产生可发酵的单糖。
电子束辐射能够破坏细胞壁的结构,使原料纤维变脆,降解为低纤维二糖或聚糖,但成本高以及考虑到能源强度和商业应用可行性,难以在实际生产中得到广泛应用。
微波的技术如今早已被得到了普遍的使用,深入到了千家万户之中,因为它具有高加热效率以及容易操作、上手简单方便的有点。但直接用微波处理秸秆原料,却不能使酶解效果显著提高[5]。
(2)化学方法:通常采用酸、碱、氧化预处理以及使用有机性质的溶剂等几种方法进行处理。
酸处理是研究最为透彻的预处理技术,主要采用稀盐酸和稀硫酸,处理生物质粉末,这种方法可显著水解半纤维素,疏松细胞壁的空间结构,使纤维素酶酶更容易接近纤维素,提高糖的产率[6]。碱处理去除木质素非常有效,主要作用是破坏木质素的酯键和醚键,溶解去除木质素,使细胞壁结构疏松,促进酶水解进行,对比其他化学方法,碱处理对酶解得糖率的提高最显著[7]。