一種利用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用活性污泥做主料生產(chǎn)可降解塑料的方法，尤其涉及污水處 理，廢物利用，以及環(huán)保材料的制作。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，家庭和工業(yè)廢水排出量越來(lái)越多，嚴(yán)重影響我國(guó)的水環(huán)境， 尤其污泥量與日俱增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，太湖水域底部的淤泥量為6700萬(wàn)立方米，還有珠江三角洲 一帶有8000萬(wàn)立方米，這會(huì)影響到水質(zhì)和航運(yùn)，過(guò)去采用的排淤方法是將污泥運(yùn)到垃圾 站，以待其自然風(fēng)化，這將會(huì)二次污染空氣，而且浪費(fèi)物力財(cái)力。
[0003] 排污工程中產(chǎn)生的污泥過(guò)去采用堆放或者是拋棄的方法處置，這樣不僅會(huì)造成大 量的土地資源的浪費(fèi)，對(duì)生態(tài)環(huán)境將會(huì)造成不可彌補(bǔ)的破壞，而且污泥中含有的重金屬離 子和有機(jī)化合物會(huì)對(duì)周邊的土壤和空氣造成二次污染。
[0004] 另外，傳統(tǒng)的可降解塑料降解后有些會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，如PBS。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的利用活性污泥生產(chǎn)可 降解塑料的方法，一方面利用廢物的再利用實(shí)現(xiàn)污水治理，減少?gòu)U物對(duì)環(huán)境的污染，另一方 面生產(chǎn)得到的塑料降解后可以變成有機(jī)肥料。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：利用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料的方法，包括：
[0007] 1)將各組分物質(zhì)按照以下重量份數(shù)的配比加入到混合機(jī)中，混合均勻；
[0008] 活性污泥粉末 25-45份 高分子材料 15-35份 纖維粉末 10-25份 活性炭粉 5-15份 粘合劑 10-20份
[0009] 助劑：包括硬脂酸鈉、偶聯(lián)劑以及相容劑，其中，硬脂酸鈉為活性炭粉質(zhì)量的2% ; 偶聯(lián)劑為活性炭粉質(zhì)量的1% ;相容劑為總質(zhì)量的3% -5% ;
[0010] 2)將步驟1)所得混合物通過(guò)單螺桿擠出機(jī)塑化擠出，造粒，并通過(guò)二次加工即得 到可生物降解塑料。
[0011] 作為優(yōu)選，所述活性污泥粉末采用以下馴化方法馴化后干燥得到，
[0012] 首先，按照質(zhì)量比BOD5:C :N :P = 100 :75 :5 :1的比例配制模擬廢水作為培養(yǎng)液， 備用；
[0013] 然后，將來(lái)自于市政污泥處理廠的活性污泥及所述培養(yǎng)液加入有效容積15L的 SBR反應(yīng)池中，攪拌曝氣，在好氧條件下，每12小時(shí)換水一次，即每個(gè)泥齡12小時(shí)，包括 10. 5小時(shí)的攪拌曝氣、1小時(shí)的靜置和0. 5小時(shí)的換水；
[0014] 第1-6天，每次換水3L，并控制DO值為I. 5mg/L ;
[0015] 第7-12天，每次換水4. 5L，并控制DO值為2. Omg/L ;
[0016] 第13-18天，每次換水6L，并控制DO值為2. 5mg/L ;
[0017] 其中，在靜置和換水階段，控制DO值不低于0· 2mg/L ;
[0018] 馴化過(guò)程中保持污泥液的pH值在6. 5-8. 0之間，溫度在24-26°C之間；
[0019] 18天后即可得到馴化后的活性污泥。
[0020] 作為優(yōu)選，所述高分子材料包括PVC、PP、PS。
[0021] 作為優(yōu)選，所述纖維粉末為農(nóng)作物秸桿粉末。
[0022] 作為優(yōu)選，所述粘合劑為熱塑性彈性體，本發(fā)明采用聚苯乙烯（PS)。
[0023] 作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0024] 作為優(yōu)選，所述相容劑為ABS-g-MAH。
[0025] 一種采用所述方法制備的可降解塑料。
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 1、采用生活中的廢物一污泥和秸桿作為原料，一方面實(shí)現(xiàn)了廢物的再利用，另一 方面避免了現(xiàn)有污泥處理方法帶來(lái)的二次污染，減少了秸桿燃燒對(duì)環(huán)境的污染；此外，所得 塑料可完全降解，且降解后可作為肥料改良土壤。
[0028] 2、對(duì)來(lái)自市政污泥處理廠的污泥進(jìn)行馴化處理并干燥成粉末后作為原料，實(shí)現(xiàn)廢 物再利用的同時(shí)，解決了污水的治理問(wèn)題；此外，污泥經(jīng)過(guò)馴化之后富含聚羥基脂肪酸鈉， 這種可降解材料性能優(yōu)異，是一種天然可降解材料。
[0029] 3、本發(fā)明技術(shù)通過(guò)加入活性炭粉，可以增加塑料的凈化空氣能力，可以用于垃圾 桶、盆栽等易產(chǎn)生氣味的塑料產(chǎn)品領(lǐng)域。
[0030] 4、具有低碳環(huán)保、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高和成本低廉的特點(diǎn)。
[0031] 5、本發(fā)明還可以通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)配方，生產(chǎn)出在半年到五年范圍內(nèi)完全降解掉的可 降解塑料。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明利用模擬廢水馴化并發(fā)酵干燥后的污泥和一些農(nóng)作物秸桿粉和活性炭粉 以及高分子材料、粘合劑等物料，倒入高速混合機(jī)中攪拌，再通過(guò)單螺桿擠出機(jī)塑化擠出， 造粒，通風(fēng)干燥后即可制成可降解塑料。
[0033] 下面對(duì)本發(fā)明一種利用活性污泥生產(chǎn)可降解塑料的方法的實(shí)施步驟作進(jìn)一步描 述：
[0034] 實(shí)施例1 :
[0035] 首先，將各組分物質(zhì)按照以下重量份數(shù)的配比加入到高速混合機(jī)中，加熱攪拌，2h 后攪拌均勻；
[0036] 活性污泥粉末 25份 高分子材料 15份 纖維粉末 10份 活性炭粉 5份 粘合劑 10份
[0037] 助劑：包括硬脂酸鈉、偶聯(lián)劑以及相容劑，其中，硬脂酸鈉為活性炭粉質(zhì)量的2% ; 偶聯(lián)劑為活性炭粉質(zhì)量的1% ;相容劑為總質(zhì)量的3%。
[0038] 然后，將步驟1)所得混合物通過(guò)單螺桿擠出機(jī)塑化擠出，造粒并通過(guò)二次加工， 即包括注塑成型、吹膜成型、擠出成型等工藝可得到可生物降解塑料，通風(fēng)冷卻干燥后即可 制成所需要的可降解塑料制品。
[0039] 所用的活性污泥粉末應(yīng)該是經(jīng)梯度動(dòng)態(tài)好養(yǎng)馴化并發(fā)酵干燥后的污泥粉末，因?yàn)?它富含聚羥基脂肪酸酯，可以更好地與其他組分混合，具體制備工藝為：
[0040] 1)按照質(zhì)量比B0D5:C :N :P = 100 :75 :5 :1的比例配制模擬廢水作為培養(yǎng)液備用； 模擬廢水中的碳由醋酸鈉提供，氮由氯化銨提供，磷由磷酸氫二鉀提供；
[0041] 2)將來(lái)自于市政污泥處理廠的活性污泥及步驟1)所得培養(yǎng)液加入到20L的SBR 反應(yīng)池（有效容積15L)中，攪拌曝氣，在好氧條件下，每12小時(shí)換水一次，即每個(gè)泥齡12 小時(shí)，包括10. 5小時(shí)的攪拌曝氣、1小時(shí)的靜置和0. 5小時(shí)的換水；
[0042] 第1-6天，每次換水3L(先排出3L廢水，再加入3L步驟1所得培養(yǎng)液），并控制 DO值為I. 5mg/L ;在靜置和換水階段，控制DO值不低于0. 2mg/L ;
[0043] 第7-12天，每次換水4. 5L (先排出4. 5L廢水，再加入4. 5L步驟1所得培養(yǎng)液）， 并控制DO值（溶解氧，下同）為2. Omg/L ;在靜置和換水階段，控制DO值不低于0· 2mg/L ;
[0044] 第13-18天，每次換水6L (先排出6L廢水，再加入6L步驟1所得培養(yǎng)液），并控制 DO值為2. 5mg/L ;在靜置和換水階段，控制DO值不低于0. 2mg/L ;隨著換水量的增大適當(dāng)增 加曝氣量和攪拌速度。
[0045] 在整個(gè)馴化過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)lmol/L的HCL或NaOH調(diào)節(jié)污泥液的pH值，使之維持 在6. 5-8. 0之間；溫度通過(guò)室內(nèi)柜式空調(diào)或加熱棒穩(wěn)定在24-26°C之間，以保證微生物的平 穩(wěn)生長(zhǎng)。
[0046] 經(jīng)過(guò)18天的培養(yǎng)馴化，污泥顏色由黑色變成紅褐色，有明顯的腥味，沉降性能 取得了明顯的提高，最終結(jié)果30分鐘的SV(settling velocity，污泥沉降比，又稱30分 鐘沉降率）為25-30 %，SVI(sludge volume index，污泥容積指數(shù)）的值為75-90,并且 MLVSS (mixed liquor volatile suspended solids，混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，表不混合 液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度）穩(wěn)定在3500-4500mg/L之間，排出去的廢水的 CODck降解率大于85%。
[0047] 所述高分子材料可以為PVC、PP、PS等。
[0048] 所述纖維粉末取自于過(guò)去常常被燃燒產(chǎn)生污染和浪費(fèi)的農(nóng)作物秸桿（比如玉米 秸桿、小麥秸桿等）；秸桿富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的可再生的 生物資源，降解后可以變成土壤養(yǎng)分。
[0049] 活性炭粉用來(lái)加入其中提高材料的空氣凈化能力，它的加入可以吸附甲醛、甲苯、 二氧化硫、二氧化碳、氨等有害氣體，具有一定的空氣凈化功能，并使發(fā)明的塑料具有可降 解的性質(zhì)，使發(fā)明塑料的性能更加優(yōu)異。
[0050] 所述粘合劑為熱塑性彈性體、合成橡膠等常用于將兩種分離的材料連接在一起的 溶劑，本實(shí)施例采用聚苯乙烯（PS)。
[0051] 助劑整體用于促進(jìn)物料混合均勻，其中，硬脂酸鈉在這里作為潤(rùn)滑劑，用來(lái)提高塑 料的熔融狀態(tài)下的融合性，增加可加工性；偶聯(lián)劑（本實(shí)施例為硅烷偶聯(lián)劑）是用來(lái)改良塑 料的分散性，使其易于混合，粘合性增大；相容劑（本實(shí)施例為ABS-g-MAH)的加入是為了防 止制成的塑料制品發(fā)生脫層現(xiàn)象，主要是活性炭粉和粘合劑之間的相容性。
[0052] 實(shí)施例2 :
[0053] 首先，將各組分物質(zhì)按照以下重量份數(shù)的配比加入到高速混合機(jī)中，加熱攪拌，2h 后攪拌均勻；
[0054] 活性污泥粉末 45份 高分子材料 35份 纖維粉末 25份 活性炭粉 15份 粘合劑 20份
[0055] 助劑：包括硬脂酸鈉、偶聯(lián)劑以及相容劑，其中，硬脂酸鈉為活性炭粉質(zhì)量的2% ; 偶聯(lián)劑為活性炭粉質(zhì)量的1% ;相容劑為各組份總質(zhì)量的5%之間。
[0056] 然后，將步驟1)所得混合物通過(guò)單螺桿擠出機(jī)塑化擠出，造粒并通過(guò)二次加工， 即注塑成型、吹膜成型、擠出成型等工藝課得到可生物降解塑料，通風(fēng)冷卻干燥后即可制成 所需要的可降解塑料制品。
[0057] 所用的活性污泥粉末應(yīng)該是經(jīng)梯度動(dòng)態(tài)好養(yǎng)馴化并發(fā)酵干燥后的污泥粉末，因?yàn)?它富含聚羥基脂肪酸酯，可以更好地與其他組分混合，具體制備工藝為：
[0058] 1)按照質(zhì)量比BOD5:C :N :P = 100 :75 :5 :1的比例配制模擬廢水作為培養(yǎng)液備用； 模擬廢水中的碳由醋酸鈉提供，氮由氯化銨提供，磷由磷酸氫二鉀提供；
[0059] 2)將來(lái)自于市政污泥處理廠的活性污泥及步驟1)所得培養(yǎng)液加入到20L的SBR 反應(yīng)池（有效容積15L)中，攪拌曝氣，在好氧條件下，每12小時(shí)換水一次，即每個(gè)泥齡12 小時(shí)，包括10. 5小時(shí)的攪拌曝氣、1小時(shí)的靜置和0. 5小時(shí)的換水；
[0060] 第1-6