碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾资源化处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾资源化处理的方法，特 别是一种能够提高选择性的水热两步法使用碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾资源 化处理的方法，属固体废弃物处理技术领域和资源循环利用技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着人口规模的不断增加以及物质生活的不断丰富，碳水化合物生物质废弃物 和/或生活垃圾呈现快速增长趋势。碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾如果处理和管 理不当，其所含的有害成分将通过多种途径进入环境和人体，对生态系统和环境造成多方 面的危害。然而，碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾却是"被放错地方的宝藏"，是非 常具有开发潜力的、永不枯竭的有用资源。碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾处理已 不仅是城市管理和环境保护的重要内容，还是社会文明程度的重要标志，关系到人民群众 的切身利益。目前，碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾的处理普遍采用的填埋、焚烧、 堆肥等处理方法不同程度地存在问题，并且将其作为废物处理也是一种巨大的资源浪费， 因此，开发碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾的资源化处理新技术，将其作为资源加 以利用是非常重要和紧迫的。
[0003] 近年来，国外发达国家普遍把实现碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾资源 化提高到社会可持续发展的战略高度。例如，美国政府出台鼓励对资源进行循环利用的法 规和政策，以减少垃圾废弃物对环境的影响。美国的垃圾资源化利用率已达到30%以上。在 德国，设立了专门的机构监督企业发展循环经济和处理垃圾的情况，德国的生活垃圾资源 化利用率达到35%。日本政府从上世纪60年代前后开始制定了一系列的法律法规，大力促 进循环型社会的形成，以法律手段大力促进发展经济与保护环境相结合，是循环经济立法 最为完善的国家，其目的是争取一方面控制垃圾数量，实现资源再利用，另一方面为建立 "循环型社会"奠定基础，并逐步走向"循环型社会"。英国的餐厨等生活垃圾回收再利用率 达到40%。就技术而言，目前国外的生活垃圾资源化的方法主要是填埋和焚烧。一般来说， 国土面积小、人口密集的国家以焚烧为主，国土面积较大的国家以填埋为主。近十年来，在 可持续发展和循环经济理论的推动下，国外生活垃圾处理开始从卫生填埋、焚烧等较单一 方式向无害化、减量化、资源化的综合处理方式发展，发达国家还在不断研究和开发新的碳 水化合物生物质废弃物及垃圾资源化技术。
[0004]就我国而言，碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾目前主要采用的处理方法 有填埋、堆肥、气化和焚烧四种，其中：
[0005] (1)填埋方式:卫生填埋是现阶段我国生活垃圾处理的主要方式，主要技术不足是 需要占用大量宝贵的土地资源，恶臭严重，大多数生活垃圾填埋方式是简单填埋，没有相应 的配套设施，考虑处理中的环境问题不足，大气污染、水污染等二次污染严重；
[0006] (2)堆肥方式:堆肥是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为的 促进碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾中的有机物向稳定的腐殖质转化，可生产有 机肥料，技术缺陷是堆肥会产生大量甲烷，不仅易燃且温室效应系数是二氧化碳的21倍，发 酵后的固体残渣易造成地下水污染;此外，其产品也只能用于绿化、林地，出路有限；
[0007] (3)气化方式:碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾气化是将其中有机成分在 还原气氛下与气化剂反应生成燃气(一氧化碳，甲烷，氢气等）的过程。该技术可以迅速、大 量的处理生活垃圾，在达到无害化、减量化的同时，还可以得到低热值燃气。但是，碳水化合 物生物质废弃物和/或生活垃圾的高含水率对气化很不利，需要脱水预处理。气化过程含碳 生物质容易结焦，且可能产生二噁英等有毒气体，限制了该技术的应用；
[0008] (4)焚烧方式:焚烧是将碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾作为固体燃料在 800~1000°C的高温条件下燃烧，并利用释放的热能。将干式燃烧与发电技术结合，可以实 现垃圾焚烧发电，对废弃物能源化利用具有重要意义。但由于生活垃圾组分复杂，焚烧的整 个过程中会出现一些对环境有不利影响的物质，如:二噁英、飞灰，尤其是生活垃圾中含氮 量比较高(30%以上），焚烧容易生成大量的氮氧化物，导致雾霾等大气污染。此外，我国生 活垃圾未全面分类处理，普遍含水率高、热值低，不适合直接焚烧发电。表面看是垃圾燃烧 利用，实际是大量助燃能源无功而燃，导致发电成本高。
[0009] 因此，碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾高效、绿色资源/能源化利用新技 术的开发极为急迫。在环境日益恶化，自然资源日趋匮乏的今天，对生物质资源/能源转化 过程中，实现环境污染最小化，已成为推动我国构建清洁环保发展循环经济的战略举措。
[0010] 近年来，以高温高压水为反应介质的水热技术在许多发达国家倍受瞩目，并被誉 为21世纪具有良好工业化应用前景的新技术之一。水热技术最初主要采用超临界水氧化反 应或湿式氧化分解处理有毒物质和有机废弃物，随着资源枯竭和环境问题的日益严峻，水 热研究热点逐渐从简单降解处理有害物质或废弃物，发展到资源化转化废弃物以及生物 质。水热反应特别适合含水量高的生物质的转化反应，这是因为，一方面，水热反应是以水 为介质的反应，因此水热处理生物质不需要脱水预处理；另一方面，高温水可以破坏植物纤 维的氢键，高的离子积有利于碳水化合物等的分解。水热反应需要的温度一般比生物质气 化、热解等传统热化学处理方法要低，而且当水中有机物浓度超过2%时，有机物水热氧化 产生的热量不仅能够维系体系反应进行，而且可以部分回收利用，是一种相对绿色环保的 生物质处理技术。碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾具有高含水量、高有机质含量的 特点，适合采用水热技术进行处理。但目前尚无一种成熟、有效的利用水热技术对碳水化合 物生物质废弃物和/或生活垃圾进行资源化处理的方法。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种可提高选择性的水热两步法对碳水化合物生物质及生 活垃圾资源化处理的方法，该方法将碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾，通过两步反 应尚效、尚选择性制备乙酸等尚附加值化学品。
[0012] 本发明的技术方案如下：
[0013] 一种碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾资源化处理的方法，主要包括以下 步骤：
[0014] 第一步，将不含无机杂物的碳水化合物生物质废弃物和/或生活垃圾制浆，置于反 应装置中，在填充率20 %~60 %，及反应温度为150~450°C的水热条件下，添加[0H_]= 0~ 3mol/L的碱或[H+] =O~lmol/L的酸作为催化剂，反应10~300s，得到中间产物；反应装置 例如可以为高压水热反应釜；
[0015] 第二步，在上述反应体系中加入氧化剂，其中氧化剂的氧添加量为10%~150%， 在反应温度150~450°C继续反应10~300s，得到高附加值化学品产物。其中，氧添加量的计 量基准是：以完全氧化有机质为COdPH 2O的氧添加量为100%供氧量计。
[0016] 本发明的方法得到的乙酸产率可达20 %以上，纯度在80 %以上。
[0017] 所述的