[发明专利]一种利用剩余活性污泥生产的一次性可降解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废物资源化利用环保技术领域，具体涉及一种利用剩余活性污泥生产的一次性使用可降解材料及其制备方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的剩余污泥也急剧增加。据统计，2006年我国污水处理总量1.6×10¹⁰吨(t)，同时污泥总量为1.6×10⁷t(含水率80％左右)。有关专家预算，到“十一五”末，我国城镇污水处理量达到3.0×10¹⁰t，那时剩余污泥产量将达到3.0×10⁷t，而且每年还以10％～15％的速度增加。如何安全经济地处置城市污泥是世界各国共同面临的问题，解决这一世界难题对我国来说刻不容缓。

目前国内外处理污泥的方法主要有卫生填埋、焚烧、土地利用、投海。但是它们也带来了一系列的环境问题：

卫生填埋操作简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强，但是其占用了大量的土地资源，破坏生态环境，侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤污染和地下水污染。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等原因，卫生填埋的处理技术标准要求越来越高，污泥填埋处置所占比例越来越小。在欧洲，剩余污泥与城市垃圾混合填埋比较多，但呈逐年下降趋势，美国污泥填埋的比例也正逐步下降，许多地区甚至已禁止污泥填埋。在我国，填埋仍然是最主要的污泥处置方式，而且多数采用混合填埋。

焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使污泥减量，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备，能够满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。但是其缺点在于污泥焚烧所需的基建投资和运行费用较高，并且焚烧会产生一定的烟尘和有毒物质，造成大气污染，使污泥形成二次污染。

污泥土地利用是各国较为关注的处置方法，它与其他方法相比，不仅能耗低，而且还可回收利用污泥中大量的植物养分。污泥中含有丰富的有机营养成分，如氮、磷、钾等和植物所需的各种微量元素，其中有机物的浓度占40％～70％，其含量高于普通农家肥，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物生长。影响其推广的因素是可能引起的病原体扩散和重金属污染。因此各国先后出台了农用污泥重金属许可浓度标准和严格的卫生无害化要求，并对单位面积污泥使用量做了限制。为减少或消除污泥直接施于农田可能产生的不良影响，需对污水厂的进水水质进行控制并对污泥进行预处理。鉴于污水厂设计流量大，所产生的污泥量也较多，试图通过化学方法去除重金属离子几乎是不可能的。因此只有限制排放重金属离子污染源的污染物排放总量，使污水厂污泥达到农用标准。同时还应对污泥进行堆肥预处理，以消除污泥中的大量生化有机物及病原菌。

其实，污泥中有丰富的未开发的资源，如可生物降解塑料原料的聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHA)值得我们深入的研究，并加以综合利用。聚羟基烷酸酯是污泥中某些微生物在营养不平衡的条件下(缺氮、磷、镁等)产生的一种细胞内含物，由于其结构与石油基塑料结构和功能上很相似，而且又能够在自然条件下完全降解，是目前由石油基为原料生产的不可降解塑料的理想替代品，因而成为近几年国外内研究的热点。

目前研发的产PHA的方法主要有细菌纯培养和剩余活性污泥混合菌种发酵，前者已工业化大生产。细菌纯培养主要是通过筛选高产菌种或构建基因工程菌，经过工业发酵罐生产，但其工艺复杂，价格昂贵。剩余活性污泥混合菌种发酵与纯培养相比少了灭菌等工艺，降低了固定资产投资，以及生产运作和管理方面的成本，但是生产PHA成本最高的部分——有机溶剂萃取和纯化过程仍然是不可缺少的。

针对以上问题，如何在降低生产成本的基础上利用剩余活性污泥中富含的PHA，如何开辟一条符合我国国情的污泥无害化、减量化、稳定化、资源化处理的新途径是我们所共同面临的问题。

发明内容

本发明是针对现有剩余活性污泥处理利用技术的不足而发明的一种全新的剩余活性污泥资源化方案。本发明的目的之一是提供一种利用脱水剩余活性污泥生产的一次性可降解材料；本发明的另一个目的是提供所述一次性可降解材料的制备方法，旨在解决现有技术存在的污泥二次污染造成的环境污染问题，同时将污泥资源化利用，达到环保节能的目的。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

提供一种利用剩余活性污泥生产的一次性可降解材料，其原料包括以下重量百分比的各组分：污泥：40～70％，纤维：15～30％，胶黏剂：15～30％，润滑剂：0～5％，脱硫剂：0～5％。