污泥多功能全降解液态地膜的研制

马凌雪

摘要：以城镇生活污水处理厂污泥为原料，生产多功能全降解液态地膜，既可解决污泥处理难题，有效消除“白色污染”，还可控制扬尘因子，改良土壤，并为农民节支增收，实现经济效益、社会效益和生态效益共赢。

关键词：污泥处理；全降解液态地膜；技术；效益

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0067-03

市政污水处理厂的污泥是污水处理过程中产生的有机质、微生物菌胶团等沉淀物质，以及污水表面漂浮的浮沫等残渣，其中含有大量的病原菌、寄生虫、致病菌和重金属等。现有的污泥处理技术主要有填埋、焚烧和堆肥后综合利用，均不同程度存在弊端：填埋方法由于填埋量大，侵占填埋场资源，渗滤液量大，处理难度大，同时也是重要温室气体的排放源；焚烧法热值低，且会产生二恶英污染，引进技术投资高，国内技术尚未成熟；堆肥后综合利用法主要存在恶臭、渗滤液和外掺物料问题，以及肥效低和重金属污染问题。因此，如何进一步处理处置污泥，是当今世界环保领域的重大难题。

1 国内外污泥处理的现状与发展趋势

20世纪90年代以来，发达国家已将污泥处置列入环保工作的重点。主要处置方法有土地利用、填埋、场地表面处理、焚烧等，其处理技术原理是卫生填埋，焚烧和热能利用，好氧、厌氧消化等。其中：卫生填埋对设备要求相对简单，但需要大量的填埋场地和污泥运输费用，而且容易产生地下水污染和臭气散逸等二次污染问题；焚烧和热能利用技术充分利用产生的沼气建立发电站，其能源自给率大于50%，但焚烧法的设备成本及运行费用昂贵，易造成大气污染，且仍残留三分之一左右的固体量无机物；污泥的土地利用主要包括农业利用、土地改良和园林绿化，是污泥处置的主要途径之一。国外污泥处理处置方法及综合利用的总趋势已经由焚烧、干化逐步转化到污泥有效处理后再资源化利用为主导方向。

我国大部分污水处理厂的污泥只经过简单处理后即进行无序堆存或简单填埋，主要处置方式是脱水后直接进行填埋或农业利用，其中农业利用约占44.8%，陆地填埋约占31.0%，其他处置（包括焚烧）约占10.5%。现有污水处理厂中有污泥稳定处理设施的不到1/4，处理工艺和配套设备较为完善的不到

1/10，且能够正常运转的为数不多。

2010年我国污泥产量高达2 850万t，其中80%的污泥未进行处理，有的露天堆放，有的任意丢弃，更有甚者将污泥用水冲走，致使城市周围垃圾成山、蚊蝇滋生，造成二次污染和环境安全隐患，严重威胁人类健康，使污水处理变得毫无意义。因此，提升污泥安全处理处置能力是当务之急，研究成熟且能普及的处理技术是重中之重。

2 国内外可降解地膜的现状与发展趋势

2.1 地膜覆盖技术的发展历程

20世纪中叶，随着高分子化合物的发展，日本和欧美发达国家开始将塑料薄膜应用于农业生产。用极薄的聚乙烯薄膜取代传统的稻草、马粪等覆盖材料，以达到保水、保肥、增温的目的，从而形成了塑料薄膜地面覆盖技术。该技术的增温、保水、防虫、防草等功能，带来了农业生产方式的改变和农业生产力的飞跃。我国于1978年冬通过技术交流自日本引进地面塑料薄膜覆盖技术。截至2011年底，我国地膜用量达到125.5万t，覆盖面积已达0.2亿hm2。

但是可增产的地膜也会带来危害。地膜是由高分子的聚乙烯化合物及其树脂制成的，具有不易腐烂、难以分解的性能。已有研究结果表明，自然状态下残留地膜能够在土壤中存留百年以上。这种性能导致残膜对农业生产及环境都具有极大的副作用，不仅影响到土壤特性，降低土壤肥力，严重的还会造成土壤中水分养分运移不畅，在局部地区引起次生盐碱化等。同时，对农作物生长也具有危害，主要表现在农作物根系生长可能受阻，作物获得水分养分的能力降低，从而导致产量降低。

2.2 可降解地膜的现状与发展趋势

目前世界上解决“白色污染”的途径主要是回收利用和开发可降解农膜。由于我国普遍使用0.005 mm厚的“超薄膜”，回收起来异常困难，经济上得不偿失。因此，对降解地膜产品的开发与应用，一直是农用地膜研究方面的重要课题。日本研发了以淀粉为主体、加入其他大分子材料制成的BDP生物可降解农用地膜，意大利研发了以壳聚糖为主料生产的可降解液态地膜等，但因其成本高、价格贵，在我国未能得到推广应用。

3 污泥多功能全降解液态地膜技术

衡水碧绿兰农场和衡水市污水处理厂于2004年着手于衡水市污水处理厂的污泥综合利用工作。于2014年开发研制出以城镇污水处理厂污泥为主料生产的多功能全降解液态地膜，既解决了污泥处理处置和“白色污染”难题，又能变废为宝，培肥地力，改良土壤，节约水资源，促进农业可持续发展。

3.1 技术方案

污泥中加入由水溶解的三氯异氰尿酸构成的灭菌剂除臭灭菌后，再加入腐植酸原粉、无机盐和水，混合、搅拌、均质、研磨，通过反应制成膏状体构成的母料；取聚丙烯酰胺及其衍生物、木质素磺酸盐和纤维素衍生物构成具有成膜、渗透、分散、螯合和保水性能的子料；使用时用水将子料溶解，加入母料中搅拌制成粥状体，然后兑水稀释，即可由喷雾器喷洒形成地膜。

3.2 技术优势

1） 以污泥为主料制备液态地膜，不仅解决了污泥处理的难题，更主要的是可以变废为宝。由于污泥中含有大量的有机质和氮磷钾等营养元素，用其做液态地膜可以大幅度降低生产成本，便于有效推广和应用；同时，由于用途广泛、用量极大，使源源不断产生的城镇污泥有了好的归宿，解决了污泥处置难这一世界性难题；并有增温、保墒、促进作物生长的功效，消除“白色污染”，控制农业扬尘因子，改良土壤，节约水资源，实现农民增收节支，形成一个循环经济链，促进农业可持续发展。

2） 聚丙烯酰胺及其衍生物为高分子长链聚合物，具有成膜、絮凝、粘合和吸水性能，作为土壤改良剂、保水剂已广泛应用于农业。多功能全降解液态地膜子料使用聚丙稀酰胺及其衍生物、天然高分子化合物腐植酸原粉为原料，可以通过分子团作用，将养分合理释放，提高养分利用率和植物发芽率，刺激作物生长，促进根系发达，增强植物抗旱、抗寒、抗病虫害等抗逆能力，提高作物产量和品质；还可以改良土壤理化特性，提高地温、透气性、保水性，有效调节土壤酸碱度，解决土壤板结问题，降解土壤中有毒物质，帮助矿物质分解。

3） 子料中的另一主要原料——木质素磺酸盐和纤维素衍生物都是天然高分子化合物，无毒无臭，使用安全，具有成膜性、保水性。纤维素衍生物可使固体物料分布均匀，木质素磺酸盐可使粉末状颗粒物粘结，对防治土壤沙化十分有效。

3.3 技术路线

污泥多功能全降解液态地膜技术路线为：湿污泥→化验→根据化验结果确定超标重金属，并选择去除技术使之达到农用标准（宜选择重金属不超标的城镇污水厂污泥，可省去这一环节）→加除臭消毒灭菌剂，使污泥达到农用卫生学标准→与天然高分子化合物混合、均质、研磨、反应→胶体半成品（母料）+聚丙烯酰胺及衍生物（子料）→使用（将子料加水搅成透明粥状，倒入等量母料中搅匀，然后加2倍的水稀释搅拌喷洒）。

3.4 技术指标

主要技术指标见表1。

3.5 产出指标

1） 性能指标达国内外先进水平；2） 生产成本降低30%以上。

3.6 效益分析

1） 经济效益。以衡水市污水处理厂为例，日处理量为10.0万t，在重金属不超标的情况下，建一个液态地膜生产分厂或车间，投资约400万元，年生产能力达2.7万t，年产值1 080万，年盈利189万元。按目前的政策，处理1.0 t湿污泥可补助200元，则实际年收益达549万元，1 a即可收回投资。

2） 社会效益和生态环境效益。在上例情况下，每年可覆盖5.9万hm2土地，可有效抑制5.9万hm2土地的扬尘污染，减少地面膜使用量2 492 t，为农民节支3 417.6万元。减少生产塑料地膜石油消耗3.0万t，节约塑料地膜生产能耗2 390 t标油，减排二氧化碳30.8万t。为土地增施有机质2 314 t、总氮338 t、总磷89 t、总钾127 t，而节约水资源、改良土壤的效用难以估算。

4 结语

多功能全降解液态地膜的应用与推广，既能解决污泥处理处置难题，有效消除“白色污染”，还可以控制扬尘因子、改良土壤，并为农民节支增收，实现经济效益、社会效益和生态效益共赢。

参考文献

[1] 王刚.国内外污泥处理处置技术现状与发展趋势[J].环境工程，2013，31（增刊）：530-533.

[2] 赵燕，李淑芬，吴杏红，等.我国可降解地膜的应用现状及发展趋势[J].现代农业科技，2010（23）：105-107.

[3] 戈进杰.生物降解高分子材料及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

[4] 王聪慧，张洁，李俊红，等.液态地膜应用技术研究[J].安徽农业科学，2006（14）：3 289-3 290.

Abstract： This article introduces the producing of multifunctional degradable liquid mulching film which uses the sludge from municipal sewage treatment plant as raw material. This way can solve the problem of sludge treatment， effectively eliminate "which pollution"， and also can control dust factor， improve the soil， can saving money for farmers， fulfill economic benefit， social benefit and ecological benefit all-win.

Key words： sludge treatment； degradable liquid mulching film； technique； benefit

3） 子料中的另一主要原料——木质素磺酸盐和纤维素衍生物都是天然高分子化合物，无毒无臭，使用安全，具有成膜性、保水性。纤维素衍生物可使固体物料分布均匀，木质素磺酸盐可使粉末状颗粒物粘结，对防治土壤沙化十分有效。

3.3 技术路线

污泥多功能全降解液态地膜技术路线为：湿污泥→化验→根据化验结果确定超标重金属，并选择去除技术使之达到农用标准（宜选择重金属不超标的城镇污水厂污泥，可省去这一环节）→加除臭消毒灭菌剂，使污泥达到农用卫生学标准→与天然高分子化合物混合、均质、研磨、反应→胶体半成品（母料）+聚丙烯酰胺及衍生物（子料）→使用（将子料加水搅成透明粥状，倒入等量母料中搅匀，然后加2倍的水稀释搅拌喷洒）。

3.4 技术指标

主要技术指标见表1。

3.5 产出指标

1） 性能指标达国内外先进水平；2） 生产成本降低30%以上。

3.6 效益分析

1） 经济效益。以衡水市污水处理厂为例，日处理量为10.0万t，在重金属不超标的情况下，建一个液态地膜生产分厂或车间，投资约400万元，年生产能力达2.7万t，年产值1 080万，年盈利189万元。按目前的政策，处理1.0 t湿污泥可补助200元，则实际年收益达549万元，1 a即可收回投资。

2） 社会效益和生态环境效益。在上例情况下，每年可覆盖5.9万hm2土地，可有效抑制5.9万hm2土地的扬尘污染，减少地面膜使用量2 492 t，为农民节支3 417.6万元。减少生产塑料地膜石油消耗3.0万t，节约塑料地膜生产能耗2 390 t标油，减排二氧化碳30.8万t。为土地增施有机质2 314 t、总氮338 t、总磷89 t、总钾127 t，而节约水资源、改良土壤的效用难以估算。

4 结语

多功能全降解液态地膜的应用与推广，既能解决污泥处理处置难题，有效消除“白色污染”，还可以控制扬尘因子、改良土壤，并为农民节支增收，实现经济效益、社会效益和生态效益共赢。

参考文献

[1] 王刚.国内外污泥处理处置技术现状与发展趋势[J].环境工程，2013，31（增刊）：530-533.

[2] 赵燕，李淑芬，吴杏红，等.我国可降解地膜的应用现状及发展趋势[J].现代农业科技，2010（23）：105-107.

[3] 戈进杰.生物降解高分子材料及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

[4] 王聪慧，张洁，李俊红，等.液态地膜应用技术研究[J].安徽农业科学，2006（14）：3 289-3 290.

Abstract： This article introduces the producing of multifunctional degradable liquid mulching film which uses the sludge from municipal sewage treatment plant as raw material. This way can solve the problem of sludge treatment， effectively eliminate "which pollution"， and also can control dust factor， improve the soil， can saving money for farmers， fulfill economic benefit， social benefit and ecological benefit all-win.

Key words： sludge treatment； degradable liquid mulching film； technique； benefit

3） 子料中的另一主要原料——木质素磺酸盐和纤维素衍生物都是天然高分子化合物，无毒无臭，使用安全，具有成膜性、保水性。纤维素衍生物可使固体物料分布均匀，木质素磺酸盐可使粉末状颗粒物粘结，对防治土壤沙化十分有效。

3.3 技术路线

污泥多功能全降解液态地膜技术路线为：湿污泥→化验→根据化验结果确定超标重金属，并选择去除技术使之达到农用标准（宜选择重金属不超标的城镇污水厂污泥，可省去这一环节）→加除臭消毒灭菌剂，使污泥达到农用卫生学标准→与天然高分子化合物混合、均质、研磨、反应→胶体半成品（母料）+聚丙烯酰胺及衍生物（子料）→使用（将子料加水搅成透明粥状，倒入等量母料中搅匀，然后加2倍的水稀释搅拌喷洒）。

3.4 技术指标

主要技术指标见表1。

3.5 产出指标

1） 性能指标达国内外先进水平；2） 生产成本降低30%以上。

3.6 效益分析

1） 经济效益。以衡水市污水处理厂为例，日处理量为10.0万t，在重金属不超标的情况下，建一个液态地膜生产分厂或车间，投资约400万元，年生产能力达2.7万t，年产值1 080万，年盈利189万元。按目前的政策，处理1.0 t湿污泥可补助200元，则实际年收益达549万元，1 a即可收回投资。

2） 社会效益和生态环境效益。在上例情况下，每年可覆盖5.9万hm2土地，可有效抑制5.9万hm2土地的扬尘污染，减少地面膜使用量2 492 t，为农民节支3 417.6万元。减少生产塑料地膜石油消耗3.0万t，节约塑料地膜生产能耗2 390 t标油，减排二氧化碳30.8万t。为土地增施有机质2 314 t、总氮338 t、总磷89 t、总钾127 t，而节约水资源、改良土壤的效用难以估算。

4 结语

多功能全降解液态地膜的应用与推广，既能解决污泥处理处置难题，有效消除“白色污染”，还可以控制扬尘因子、改良土壤，并为农民节支增收，实现经济效益、社会效益和生态效益共赢。

参考文献

[1] 王刚.国内外污泥处理处置技术现状与发展趋势[J].环境工程，2013，31（增刊）：530-533.

[2] 赵燕，李淑芬，吴杏红，等.我国可降解地膜的应用现状及发展趋势[J].现代农业科技，2010（23）：105-107.

[3] 戈进杰.生物降解高分子材料及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

[4] 王聪慧，张洁，李俊红，等.液态地膜应用技术研究[J].安徽农业科学，2006（14）：3 289-3 290.

Abstract： This article introduces the producing of multifunctional degradable liquid mulching film which uses the sludge from municipal sewage treatment plant as raw material. This way can solve the problem of sludge treatment， effectively eliminate "which pollution"， and also can control dust factor， improve the soil， can saving money for farmers， fulfill economic benefit， social benefit and ecological benefit all-win.

Key words： sludge treatment； degradable liquid mulching film； technique； benefit