降解塑料现状范文
时间：2023-12-25 17:38:47
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篇1
塑料因其质量轻巧、取材容易、化学稳定性好、价格低廉以及用途广泛等优点与木材、水泥、钢铁并列为四大支柱材料，其用途已渗透至国民经济和人们日常生活的各个方面。近年来塑料工业发展迅猛，随着人民生活水平的提高，塑料用量也在迅猛增加，但因废弃塑料难于降解，由其引发的“白色污染”问题也越来越引起社会各界的广泛关注。另据有关环保人士称，我国仅包装用塑料每年用量已超过400万吨，每年仅涉及日常生活的消费快餐盒达60亿只，方便面碗50亿只，我国仅包装垃圾将以每年3％～5％的速度增长。由此可以看出，我国由此引发的环境问题将更加突出。因此，大力发展和推广可降解塑料制品对于环保节能和可持续发展将具有重大的现实意义。
一、可降解塑料的定义及其特点
可降解塑料是指在特定环境下，其化学结构发生变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的材料。通过光或微生物，将塑料高分子链切碎为小分子，并最终转化为水和二氧化碳的过程，成为塑料的降解过程。按照降解机理分类，可降解塑料可分为光降解塑料、生物降解塑料和光、生物降解塑料。
可降解塑料的优点：(1)材料天然，无毒性，透气性能好；(2)任何废弃物处理方式对其进行处理(例如：焚化、掩埋、堆肥等)，均不会对环境造成污染；(3)具有同以石油为基质的传统塑料材料的物理性能及使用方法，可以取代传统塑料材料；(4)可降解塑料丢弃后，经堆肥或掩埋处理可由微生物完全降解。
二、可降解塑料的研究发展现状及存在的问题
随着环境保护的全球化，世界各国对可降解塑料的研究均已成为其研究的热点之一。各国以光降解和生物降解机理为基础，进行了大量的基础研究，欧美、日韩等发达国家对生物可降解塑料的研究开发提供了大量的资金支持。欧美许多公司在生物降解包装材料的开发方面取得了显著的成绩，其产品已广泛应用于食品包装行业。英国超市已大量推广使用淀粉系列、聚乳酸系列可生物降解购物袋及食品包装袋，每年消费已达260亿个以上。
我国可降解塑料的研究始于20世纪70年代中期，起初研究的是光降解塑料，随后又开发出了生物降解塑料，之后又研究开发了光一生物双降解塑料。光降解塑料的研究最早，已有将近30年的历史，技术较为成熟，其产品广泛应用于农业以及包装方面。光降解塑料可分为合成型光降解塑料和添加型光降解塑料，合成型光降解塑料主要包括烯烃、一氧化碳以及烯酮单体的共聚物。添加型光降解塑料是通过添加光敏剂或光分解剂促进聚合物加快光降解，添加剂有羰基甲基酮类，金属化合物，含芳烃环结构物、过氧化物、卤化物和颜料等。生物降解塑料包括聚酯和多糖两大类，如淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等天然物质都可被微生物完全降解。聚乳酸制品是典型的合成高分子生物降解塑料，其降解产物为水和二氧化碳，不会对环境造成二次污染，产品已在农业、食品、服装加工、医疗卫生等行业广泛应用。光一生物降解塑料兼具光降解塑料和生物降解塑料的优点，是一种理性的可降解塑料，我国研制开发的可降解地膜已基本达到了各方面的技术要求，并正在开发更广泛的应用领域。
目前，国内使用最多的可降解塑料是传统的塑料用品，如包装品、一次性用品等。目前国内已大力实施沙漠化治理、荒山绿化、固土工程等，一次性塑料用品的用量将大大提高，这对可降解塑料的生产是个良好的机遇。其发展也将广泛渗透至文具、玩具、日常用品、管道用品、医疗卫生等方面。尽管国家意志大力推广可降解塑料产品，但可降解塑料在市场上仍不多见，市场占有率低。这主要是国内可降解塑料技术还较不成熟，大部分成果处于推广示范阶段，许多从事可降解塑料的公司企业停产倒闭，大规模生产的阶段还未到来；另外国内缺乏相应的标准，造成有些厂家生产出的可降解塑料质量不稳定，阻碍了可降解产品的推广以及新技术的开发。除此之外，可降解塑料制品价格较传统塑料高，为一些使用塑料制品的商家提供窃机，也给假冒伪劣留有生存空间。
三、我国今后可降解塑料发展的方向
尽管目前可降解塑料在塑料制品中市场占有率不高，但因其独特的可降解，对环境无污染或无二次污染的性能，其发展前景甚为广阔，与此对应的科技研究以及生产应用研究仍在大力展开。
可降解塑料主要应用于短期以及一次性的包装材料，如垃圾袋、购物袋、食品包装袋、快餐餐具、医疗卫生用品、农业用品等，这些领域以后也将是可降解塑料应用和推广的重点。
在降解塑料已取得成就的基础上，究其发展趋势，一下几个方面值得更加深入的研究和探讨：用纤维素、淀粉、甲壳素、木质素等天然高分子材料制取生物降解塑料，改良天然高分子材料的技术及产品功能；利用技术成熟的精细化工合成技术合成生物降解塑料，利用现代生物技术结合绿色及天然材料和成天然可降解材料；研究可降解塑料的微生物培养，通过现有方法寻找可合成塑料的微生物，以及可降解塑料的微生物，在生物方面提高可降解塑料的生产性；对可降解塑料改性提高其应用性能也将是以后值得研究的一个重要方面。
篇2
【关键词】 生物塑料 降解塑料 发展
石油资源的匮乏、生态环境的恶化是摆在人类面前的急需解决的两大问题。近年来，欧美日等发达国家和地区纷纷制定相关法规，采用禁止、限用、强制回收等措施限制不可降解塑料的使用，我国在2008年也出台了限塑令，同时鼓励生物塑料的应用和推广。生物塑料是治理塑料废弃物对环境污染及缓解石油资源矛盾的有效途径之一，是塑料产业未来的发展方向，市场前景十分广阔。
一、生物塑料的概念
生物塑料是生物基塑料和生物降解塑料的统称。生物基塑料的原料来源于可再生资源的碳，但不是所有的生物基塑料都是可降解和可堆肥的。生物降解塑料和可堆肥塑料是从产品功能角度，达到了科学公认的关于塑料和塑料产品的生物降解性能和可堆肥性能规范标准的生物降解聚合物。这些标准主要是欧洲的EN13432标准，美国的ASTM D6400标准，以及ISO 17088标准。也有部分生物降解塑料和可堆肥塑料是来源于石油基。
二、全球生物塑料产业发展特点
1、政策驱动生物塑料产业快速发展
据欧洲生物塑料协会统计，2011年全球生物塑料产量超过100万吨，预计到2015年将达到170万吨。越来越多的企业将生物塑料纳入到企业可持续发展计划中。该产业在发展初期，驱动力主要来自于政府政策推动，以欧美发达国家为主。1989年纽约市开始对生产厂家给予补贴，1996年美国设置了总统绿色化学挑战奖，2002年要求每一个联邦机构都必须制定生物塑料使用计划；德国禁止将含有大于5%有机物含量的固体废弃物掩埋地下，强制生产传统塑料袋的企业承担回收塑料袋的义务；日本给予购买环保产品消费者70%的政府补助，确定了到2020年20%的塑料袋来自可再生资源的目标。
2、原材料生产装置的制造逐渐转向亚洲和美洲
目前生物塑料的消费市场主要集中在欧美等经济发达地区，但近几年，在对原材料生产装置的投资集中于亚洲和美洲地区。2011年萘琪沃克公司与泰国PTT公司合作建设年产14万吨PLA生产装置；法国阿科玛和韩国CJCheilJedang公司合作在东南亚建设产能8万吨/年的生物蛋氨酸和硫代化学品工厂；荷兰Purac公司在泰国建设7.5万吨/年乳酸厂；巴西Braskem投资建设20万吨/年的绿色聚乙烯项目和年产能为40万吨的新工厂；美国Myriant公司在路易斯安娜州建设全球最大的生物基琥珀酸工厂，产能超过1万吨；法国BioAmber公司在北美建设生物琥珀酸和改性聚丁烯琥珀酸酯工厂。
3、应用领域逐渐高端化
随着性能增强，生物塑料向汽车、消费品电子、食品等高端耐用品领域延伸。日本本田、三菱、马自达、丰田等汽车制造中，从车底板垫、座垫、车门防擦板等多个零部件都有应用，丰田的一款车80%的内部部件由生物塑料制造，在笔记本电脑、手机、复印机等的外壳和零部件也广泛采用了生物塑料。2012年，英国以激光烧结生物塑料为原料采用3D打印技术建造了纤维尼龙结构房屋模型。
4、原材料种类趋于多样化
目前市场上的生物塑料多以玉米、小麦、甘蔗、植物秸秆等为原料，其中以玉米最多，但是这难以替代数量大、品种多的石油系列材料，因此众多研究机构及企业积极开发新的生物塑料。日本研发了木质生物系列塑料，提高了环境性能和材料特性。英国科学家利用地沟油作为原材料，合成了适于医疗应用的可降解生物塑料。巴西以发酵菌在甘蔗渣中发酵制造的PHA具有生物相容性，可用来生产药用胶囊。悉尼利用二氧化碳废气开发了PPC，可解决当前PPC生物塑料生产上的问题。新西兰正在研究基于肉类的Novatein生物塑料产品。
三、我国生物塑料产业现状
21世纪初，国内企业开始涉足生物塑料领域，现已初步建成了涵盖研究开发、生产加工、应用开发、市场推广、技术服务的全产业链，生物塑料正朝着以绿色资源化利用为特征的高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展（生物基材料产业科技发展“十二五”专项规划）。
1、生物塑料产业出具规模
据统计，2012年我国仅生物降解塑料产业总产量约30万吨，三年复合增长率为27.3%，年产值3000万元以上企业超过40家，产值超过3亿元企业在5家以上。国内知名企业主要有：金发科技、齐翔腾达、鑫富药业、彩虹精化、扬农化工、大东南、浙江海正生物、武汉华丽环保、宁波天安生物等。
2、部分原材料生产技术处于国际领先
我国生物塑料的发展与其他制造业不同，不是在承接国际产能转移的基础上发展起来的，该领域的研发和工业化水平处于世界先进水平，多家高校和科研机构都进行了大量研究，如清华大学、上海同济大学、四川大学、南开大学、天津大学、天津工业生物研究所、中科院理化所和长春应化所等，研究成果为产业发展提供了技术保障。现已实现产业化的品种有聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯等，部分产品的生产工艺和技术还处于国际领先水平。
3、终端产品研发制造有待于进一步提高
目前国内从事降解塑料制品加工研究的力量尚显薄弱，大部分企业将关注的重点集中在材料合成上，而忽略了制品加工开发，一些制品在耐热、耐水及机械强度方面与传统塑料制品相差较远，而这一点恰恰是生物塑料能否大规模市场化的关键。
4、高端应用领域有待于开发
我国的生物降解塑料制品主要目标市场为：食物软硬包装、包装膜（袋）、垃圾袋、台布、餐具、地膜、育苗钵、发泡网等，电子、医疗、汽车等高端消费领域产品还不多。
5、国内市场普及率较低
与国外市场相比，生物塑料在国内市场还远未普及，主要原因在于成本高，是石油基塑料制品的2―10倍，国内消费者虽在环保意识上有所提高，但仍不愿意为此支付较高的费用。其次是产品性能，目前还无法完全满足消费者需求，石油基降解塑料性能比较稳定，而生物基降解塑料在性能上还存在不足。
6、政策对产业发展推动力不足，产品以出口为主
我国在新材料产业“十二五”发展规划、生物产业规划、可再生能源法、863计划中均有涉及，主要包括：基础研究、产业化示范工程、产品认证、市场激励等。但在具体实施上，政策的针对性和可操作性不强，使得国内生物塑料市场推广缓慢，企业想通过政策打开市场很难。国内大部分产品以出口为主，市场在外不利于行业的持续健康发展。
四、天津（生物）塑料产业发展现状
1、塑料企业集中度较高
天津市塑料产业，2012年规模以上企业302家，从业人员60867人。塑料产业主要集中在宝坻区、西青区、静海县，其中以宝坻区塑料产业规模最大，宝坻塑料制品工业区规划面积10.8平方公里，重点发展塑料原材料加工、农用塑料、工程塑料、塑料建材生产及塑料加工机械制造。
2、中小民营企业占主体地位
天津市塑料产业规模以上企业有302家，其中国有企业只有5家，国有企业工业总产值占地区工业总产值的4.6%，并呈逐年下降趋势（2011年为5.46%）；规模以上民营企业236家，工业总产值占地区工业总产值的94.54%。民营企业以小微企业为主，共255家。
3、环保、功能性是产业发展的主题
天津塑料产业在技术创新、产品创新方面取得了一定的成就，企业在产品研发中把握世界塑料发展趋势，在环保、提高性能方面投入了大量资金，开发了一批畅销国内外的塑料制品。比如：久大塑料制品公司的可回收环保购物袋、旭辉恒远公司的阻燃塑料包装袋、华庆百盛利用回收的废旧塑料再生制造的包装袋。
4、生物塑料是产业转型的重要方向
自上世纪90年代以来，天津传统塑料制品行业相对于我国华南、东南沿海的广东、浙江、江苏和上海等省市地区发展速度慢了一些，企业经营模式陈旧、规模偏小。同时，部分企业开始转至生物塑料领域，2008年国韵生物获得帝斯曼风险基金、崇德投资、中国环境基金、KPCB、北极光创投等七家共计2000万美元的投资，成立国内最大的PHA的生产基地。天津市塑料产业逐渐向生物塑料方向发展。
5、在生物塑料方面具备一定的研发基础
天津在生物塑料研究方面做了大量工作，取得了一系列的成果。天津工业生物技术研究所开发了以木薯为原料炼制丁二酸的生物合成技术，并与山东兰典生物科技股份有限公司合作实施“非粮原料生物炼制琥珀酸及生物基产品PBS产业化”项目，实现我国PBS下游产品规模化生产。天津大学理学院、南开大学生物活性材料研究教育部重点实验室等研究机构也在生物塑料领域各有建树。
五、天津市发展生物塑料产业的建议
1、加强生物塑料新产品开发研究
天津是较早开展生物塑料研究的地区之一，在生物材料研究方面取得了丰硕的成果，但主要研发方向是高分子材料，而先进成型工艺、高性能的结构设计和产品设计方面总体研发力量薄弱。加强新产品的开发是扩大生物塑料产业化的重要手段。一是要加强新产品应用研发，开发具有自主知识产权的创新型产品，围绕天津市塑料研究所开发医用生物塑料系列制品，引领生物塑料向高端化发展；二是要加大生物塑料制品加工研究，提高产品性能，促进产品的大规模市场化，降低成本以替代石油基塑料制品。
2、加大政策支持力度，推动塑料加工企业转型升级，
给予以生物塑料产品生产企业税收优惠、价格补贴、设立专项资金等政策，鼓励传统塑料制品企业向生物塑料制品转型，一是解决塑料产业的低迷，二是利用天津在塑料加工方面良好的产业基础，加强生物塑料制品加工能力。适当限制甚至分期分批禁止某些传统塑料制作的一次性非降解包装产品。
3、建立生物塑料研发平台，促进科研成果转化
加快突破生物基材料制造过程的生物合成、化学合成改性及树脂化、复合成型等关键技术，促进重要生物基材料低成本规模化生产与示范。依托天津大学、南开大学、天津工业大学等研究机构，构建生物基材料研发转化平台，促进研究机构科研成果向企业转化，提升企业科技创新能力，为生物塑料产业培育提供科技支撑。
4、市场推广先国外后国内，提高环保消费理念
生物塑料制品市场主要在欧美地区，采取先立足国外市场，逐渐培育国内市场的策略。价格高是影响我国市场推广的重要因素，我国消费者对价格的承受能力较差，国内市场尚未打开。提高消费者环保消费的理念对于打开国内市场至关重要。
【参考文献】
[1] 于浩强、张艳梅等：生物降解塑料的研究现状与发展前景[J].上海塑料，2012（1）.
篇3
[论文摘要]坚决抵制白色污染，对环境有积极的作用。介绍白色污染的危害及治理措施以及对未来的展望。
所谓的“白色污染”，是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。是一次性难降解的塑料包装物，它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物。
城市塑料垃圾的消耗量、废弃量十分惊人。在“白色垃圾”中，污染最明显、最令人头痛、群众反映最强烈的，是那些遍布城市街头的废旧塑料包装袋，一次性塑料快餐具。据有关部门统计，仅以一次性塑胶泡沫快餐盒为例，我国全年消耗量达4亿至7亿个。
一、“白色污染”的现状及其危害
塑料包装材料在世界市场中的增长率高于其它包装材料，19901995年塑料包装材料的年平均增长率为8.9%。
我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。包装用塑料的大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中。这些废旧塑料包装物散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧，不仅影响景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。
“白色污染”，的主要危害在于“视觉污染”，和“潜在危害”：
（1）“视觉污染”。在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景观，由此造成“视觉污染”。
（2）“潜在危害”。废旧塑料包装物进入环境后，由于其很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题。首先，废旧塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产；第二，抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食物吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；第三，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。
目前，人们反映强烈的主要是“视觉污染”问题，而对于废旧塑料包装物长期的、深层次的“潜在危害”，大多数人还缺乏认识。
二、对于危害严重的白色污染，世界各国的态度如何
世界各国已经被难缠的“白色污染”困扰多年，对于抵制“白色污染”更是各出奇招。
欧洲的很多国家的超市都采取出售一次性购物袋的办法控制购物袋的使用量，事实证明，运用经济杠杆应对“白色污染”是个行之有效的办法。
立法禁止使用塑料袋是应对“白色污染”的官方举措。美国的旧金山市是美国第一个封杀塑料袋的城市。2007年3月27日，美国旧金山市议会通过一项法案，限令旧金山的超市、药店等零售商分别在6个月和1年内停止使用化工塑料袋。该法案规定，超市和药店零售商只允许向顾客提供纸袋、布袋或以玉米副产品为原料生产的可降解塑料袋，化工塑料袋被严格禁止。如果不想被罚款，商家就只能乖乖地放弃使用塑料袋。实施这项禁令后，每年将节省45万加仑的石油，也省却了1400吨垃圾填埋的麻烦。
韩国政府从1999年起要求全国商场超市不再免费提供塑料袋和纸质购物袋。为推行和宣传这项措施，韩国政府当时在全国张贴了10万张宣传画，分发了20万份宣传册和6.5万个环保购物袋。新加坡也从去年开始举办“自备购物袋日”活动，每逢星期三，新加坡全国206家超市就会以非强制性的方式鼓励消费者少用塑料袋。
世界上其它国家也酝酿出台相关的法律法规，遏制“白色污染”。法国将从2010年元旦起，在全国范围内禁用不可生物降解塑料袋。澳大利亚环境、遗产和艺术部长彼得·加勒特宣布，澳大利亚的超级市场将分阶段停止使用塑料购物袋，这项计划将于2008年底前开始实施。
在我国，如何防治“白色污染”，保护好城市生态环境呢?有关专家提出以下防治措施：
（1）将“白色污染”防治工作纳入法制化轨道。目前，国家对此末专门立法，广大群众希望有关法规尽快出台。
（2）制定中长期治理规划。非降解塑料制品从城市生活中“退位”已是必然趋势。这就要求人们应当有个紧迫观念，为其做两种准备，一是找出路；二是制定时间表。有关部门要在根治污染、减经污染、预防污染三个层次上规定任务、明确责任，使“白色污染”的治理有步骤、有目标、有期限地稳妥展开。
（3）重视“白色污染”防治；的科学研究和技术攻关。大力支持可降解型“绿色”替代产品的研制、生产、销售和使用。
（4）增强全民环境卫生意识，把“白色污染”防治作为“两个文明”建设和综合整治城市环境的重点内容来抓。
（5）狠抓污染源头治理，实行减量化、无害：化和省资源化、再资源化原则。一方面要抑制：“白色污染”量，另一方面强调“白色垃圾”的回收利用。
抵制“白色污染”的冲锋号已经在全球吹响，公众、商家、政府一个都不能少。
三、结语
随着白色污染问题的不断恶化和人类对其环境的重视，消除白色污染愈来愈受到人们的重视。完全生物降解高分子材料由于其生产成本太高，用途难以进一步扩大，而淀粉基降解塑料在淀粉基降解后，残余的碎片并不能完全降解，其分解产物是否会造成二次污染尚不明确。如何解决目前的环境问题，笔者认为首先应强调废旧塑料的回收、分类、加工，使有限的资源循环利用；其次是强调全民行动起来，响应号召，拒绝使用一次性塑料袋，改用温馨可爱结实耐用可长期使用的布袋。相信在不久的将来，白色污染物从我们身边永远消失不见……
参考文献
[1]长安，当代环境问题新特点[J].学科教育，1995，（06）.
[2]方世南，环境问题:全球共同面对的问题兼与《该怎样谈论“环境问题”》一文商榷[J].学术月刊，2002，（02）.
篇4
一、我国生态环境现状 二、现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
三、现代生物技术在环境保护中的应用
(一)污水的生物净化
污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
(二)污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。
篇5
[关键词]垦区；白色污染；危害；防治
一、垦区白色污染现状
黑龙江垦区作为全省乃至全国农业发展的排头兵，在国家稳定粮食安全生产的政策引领下，不仅逐年加大农业投入，加速实现农业现代化的步伐。在整体经济向好的状况下，城镇建设也迎来了春天，人口聚集，城镇发展和科技进步，也带来了农业、工业和生活中塑料制品的使用的快速增加。在各项环境污染中，白色污染越来越重，逐渐成为垦区不得不面对，又不得不探求加快治理的重要污染面源。不可否认，塑料制品的出现，在一定程度对各行各业起到了支撑作用，但随着塑料制品消耗量大幅提高，垃圾中塑料成分和比例也在成倍增加。 “白色污染”不仅污染环境，更对人体健康产生危害。塑料制品进入土壤会影响农作物吸收，进入生活垃圾中给垃圾综合利用带来困难。因此，治理“白色垃圾”已成为垦区社会面临的一项长期而艰巨的任务。
二、“白色污染”的定义
所谓“白色污染”，是人们对塑料垃圾污染环境的一种形象称谓，它是指由聚苯乙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的一次性的塑料制品，在其使用后被弃成固体废弃物。由于缺少回收利用价值，其中，绝大部分被丢弃在环境中，主要集中于城镇、河道和道路两侧农田，湖泊和水塘中，不仅破坏了景观，造成了“视觉污染”，而且由于其具有在自然中难以降解的特点，对自然生态环境也造成了直接和间接的破坏。这种由废弃的一次性塑料制品通常多为白色，所造成的“视觉污染”和自然环境的破坏被形象地统称为“白色污染”。
三、“白色污染”的成因和危害
（一）白色污染的成因
垦区白色垃圾主要以农用塑料薄膜和生活塑料制品为主。随着科学技术在旱作农业的应用，为提高产量，覆膜种植和温室移栽大量使用，保证了农业稳产、增产，但大量的塑料垃圾也在不断的产生，由于回收难，白色污染成为了旱作农业污染的重要来源之一。生活塑料制品更是五花八门，品种繁多，尤其是方便袋的大量生活使用，更是形成白色污染主要来源。这两种是垦区白色污染的主要产生根源。
（二）白色污染存在两种危害
1.“视觉污染”。是指散落在城市和农村中，人们随手丢弃的塑料废弃物对市容、镇容和村容及景观的破坏．例如散落在农村街道两旁、漫天飞舞或挂在枝头上的超薄塑料袋，农田白色一片的塑料薄膜，这些都给人们带来不好的视觉刺激，人民对此反映强烈。
2.“潜在危机”。是指塑料废弃物进入自然环境而难以降解带来的环境问题，其危害主要包括以下几点：一是不易回收，回收成本高，利用率低，利润少，且回收价格低，导致不愿回收的现象发生。二是难以降解。回收的塑料废弃物不易处理。若将其焚烧，则产生大量的有毒烟雾，污染大气，易形成酸雨；埋于地下，很难降解，且对土地产生毒害，改变其酸碱度，导致农业减产；进入水体或陆地，不仅影响环境，易被动物吞食，导致死亡，破坏生态平衡。三是高温分解出毒害物质，在达到65℃时，毒害物质就会析出并且渗入到食品中，对肝脏、肾脏、生殖系统及中枢神经等人体重要部位造成危害。
四、“白色污染”的防治
黑龙江垦区对治理“白色污染”十分重视，在减少使用塑料制品同时，加大了回收利用，主要采取以下方法：
（一）加强垃圾分类管理
从家庭开始分类，居民住宅、公共场所都有分类垃圾箱。居民自觉按要求投放，很少有随地乱扔废物的现象。密闭的专用车上门收集垃圾。废纸、废塑料等包装废物送往工厂再生利用，厨房、庭院垃圾用于堆肥。不能再生利用的垃圾在对环境不造成污染的前提下填埋或焚烧，生活垃圾无害化处置率很高，各环节流失到环境中的垃圾极少。
（二）加大回收力度
垦区每年产生废旧塑料几千吨，由于数量不断增加，而回收利用率却很低(几乎不到20％)，废弃塑料大量散落而引发的环境问题日益引起人们的高度重视。因此，治理“白色污染”已经成为环境保护的热点问题。而治理“白色污染”的其中一种有效办法就是限制产量和加大回收力度。主要通过对废旧塑料收购部门的补贴，提高收购价格，提升民众收集塑料的积极性，实现废旧塑料的高效回收。
（三）加大宣传力度
治理“白色污染”是一项社会系统工程．应采取积极对策，运用行政、科技、经济等手段综合治理。特别是要加强宣传教育工作和加大优化环境的措施。利用各处行政组织、新闻媒介、学校教育等多种形式广泛宣传，普及有关知识，大张旗鼓地宣传造成“白色污染”的原因及其危害。提高公众环保意识，积极参与废塑料的回收，提高使用有利于环境保护的包装材料，适度包装，节约资源，不用或者少用一次性包装产品。提供垃圾分类回收，反对随手丢弃垃圾，减少垃圾产生量。
（四）禁止使用一次性塑料包装物
在形成“白色污染”的废塑料中，几乎全部为塑料包装物，尤其是一次性发泡塑料餐具和一次性超薄塑料袋等。前者在我国的年生产能力达到70亿只，由于重量轻、体积庞大、难以清洗干净等原因造成回收成本高、难以有效利用。后者，由于使用面非常广、很薄等原因造成环境中污染物随处可见，回收困难。因此，限制或禁止使用难以收集、处置的一次性塑料包装物，减少和控制使用塑料包装材料避免过度包装，严格地进行适度包装。
（五）推广使用替代品
目前,许多环保产品为治理白色污染提供可能,如:纸模塑类,以纸浆为原料生产餐具;植物秸杆类制品,以植物的秸杆、稻壳等粉碎压制成型;淀粉类制品,以玉米淀粉、甘蔗粉为原料制作餐具;生物降解塑料类,在塑料中混入光催化原料、淀粉以达到降解的目的。要不断推广使用可降解制品来替代难降解的塑料制品,来促进替代产品的开发利用,使难降解塑料制品能早日退出我们的生产、生活领域。
篇6
目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。
2现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。
（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。
（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。
（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。
所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
3现代生物技术在环境保护中的应用
3.1污水的生物净化
污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上；近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
3.2污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。
3.3白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。
有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs)，研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进行发酵，在积累大量的PHAs后，加入信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取成本。
3.4化学农药污染的消除
一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。
所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。
参考文献
1孔繁翔.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000
2陈坚.环境生物技术[J]，生物工程进展，2001(5)
3姜成林,徐丽华.微生物资源的开发与利用[M].北京:中国轻工业出版社，2001
篇7
关键词：低碳经济；黄骅市；塑料产业
中图分类号：F26 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）36-0199-02
塑料产业作为河北省黄骅市的新兴产业正处于快速发展时期，在追求企业利润的同时不可避免地消费了大量的石化资源，加之行业整体普遍生产技术落后，生产方式粗放等一系列问题造成了日益严重的环境污染。对于黄骅市塑料产业而言，发展低碳经济具有十分重大的现实意义。
一、低碳经济下黄骅市塑料产业发展状况
河北省黄骅市被誉为“中国北方模具之乡”，依附于模具产业的蓬勃发展，黄骅市已成立了百余家塑料加工企业，塑料行业已经成为黄骅市经济增长的重要产业之一。
1.塑料产业已初具规模。从2006—2010年，黄骅市塑料产业在工业总产值、产品总产量上均实现了翻两番的增长，分别占全国塑料行业总量的0.05%和0.07%，表现出强有力的发展态势。五年间企业数量增加了54家，实现年产值500万元以上的企业有10家，吸收就业人数增加了1 440人，具备了充足的劳动力资源。此外，黄骅市塑料产业所产塑料制品以注塑产品为主，产品样式日趋多样化，已基本涵盖塑料包装、建筑管材管件、日用品和塑料零部件四大系列，拥有上百种塑料产品，可以充分挖掘塑料市场资源，实现更广阔的销售。现今，85%的塑料产品销往东北三省、北京、天津、河北以及内蒙古等北方地区，12%的塑料产品销往韩国、美国以及东南亚地区。经过上述分析不难看出，塑料产业已初具规模，基础稳固，发展前景广阔。
2.塑料产品需求旺盛。人均可支配收入的高低决定着人均购买能力的大小。收入是决定需求的重要因素，对于塑料产品而言，收入与需求保持着同方向的变动，不难看出，人均可支配收入的增加可以拉动黄骅市塑料产品的产销量的增加。目前，黄骅市经济快速增长，人均收入水平提高，大大刺激了塑料制品需求。就资料显示，2011年黄骅市全年实现财政收入18亿元，增长28.5%，增收4亿元，其中扶持民生支出达8.5亿元，占一般预算支出的48%，接近50%，同比增长19%，再次保持经济快速增长态势。全市一般预算收入7.2亿元，增长29.5%。人均可支配收入提高，人们的消费趋势增强，市场需求扩张，黄骅市塑料制品销售量总体增加了10.7%，实现增收3 500万元，经济效益良好发展，预计未来五年黄骅市塑料产品需求量仍会保持10%增长水平。
3.塑料产业减排整改。黄骅市110家塑料企业均采用传统加工工艺进行加工制造，且制造塑料产品大多均是化学合成制品，无法自然降解，长期以来，造成了严重的环境污染，产生了大量二氧化碳排放，生态环境日益受到塑料制品的侵害已成不争事实。政府为了帮助企业更好地发展下去，2011年明确提出推动绿色低碳发展，按照减量化、再利用、资源化的原则，构建低消耗、低排放、高产出、高效益的增长方式。强力推进节能减排，谋划和实施一批重大节能减排工程，严控新建高耗能、高排放项目。逐步对黄骅市塑料行业开展大范围节能减排整合行动，打击违规生产行为，鼓励塑料企业节约用水、用电，限制高污染、高耗能塑料项目实施，帮助环保技术普及应用，为塑料产业实现节能减排提供了有力支持。黄骅市塑料产业正面临低碳转型契机，将来的塑料行业必将走上低碳发展道路。
二、低碳经济下黄骅市塑料产业发展存在的问题
1.生产原料短缺。加工原料是塑料行业赖以生存的根本，原料的供应链状况以及原料的价格波动涨跌，时时刻刻影响着塑料行业的走向。黄骅市广大塑料加工企业均属于中小型企业，加工所用原料基本是传统五大通用合成树脂，分别是PE、PP、PVC、PS、ABS。黄骅市塑料企业生产用料消耗过程中，五大合成树脂消耗量占加工原料消耗总量的比例之和高达80.88%，由此可以看出，黄骅市塑料企业对传统原料存在高度依赖性，可以说黄骅市塑料行业的运行已然离不开对传统合成树脂的消耗。然而，传统的合成树脂原料均属石化塑料，主要以石油为主要来源。一方面，由于石油属于不可再生资源，是不可能用之不尽、取之不竭的，黄骅市塑料产业必将面临原料短缺问题，而这将根本抑制塑料产业的可持续发展。另一方面，近些年来石油价格受国际局势走向影响剧烈，总体仍保持价格不断上升态势。在石油价格的驱动作用下，塑料企业原料采购成本也在不断增长，黄骅市塑料企业将面临着巨大成本压力，随着压力的加大，企业利润无法实现，造成经济效益低下，企业发展举步维艰。
2.技术设备落后。在塑料制品的生命周期内，CO2主要在塑料制品合成与加工耗能过程中产生，这部分产生的碳排放量占到总碳排放量的80%，也就是说在完成塑料制品注射加工系列动作的过程中所使用的技术的性能状况成为了减少生产加工过程中碳排放量排放的核心因素。近年来由于巨大耗能负荷，碳排放量日益增多，与低碳经济相关的技术是中国塑料机械企业着力解决的问题之一。随着研发投入的增加，全自动注塑机以及伺服液压注塑机已经问世，相对于传统同类型的定量泵注塑机可分别节能50%和30%，但相对的机械价格却高出了分别7～8倍和3～5倍。目前黄骅市塑料企业有110家，而且全部是私营企业，规模以中小型企业为主。绝大多数塑料企业资金实力薄弱，自主创新观念不强，高额的技术引进价格更是违背了黄骅市塑料企业管理者追求高额利润的心理，导致目前黄骅市塑料行业整体规模偏小，科技基础薄弱，产品附加值低，耗能量居高不下，低碳先进塑料技术在整个行业推广举步维艰。这样的现状不仅造成了企业耗能成本整体上升，行业经济利润难以提高，而且加剧了碳排放量过快增长，环境压力增大。
3.消费观念陈旧。消费者对塑料制品的青睐程度极高，一直被广泛购买。相对地，消费者大多对塑料产品的认识不足，大量价格低廉的非耐用和一次性塑料制品比如塑料购物袋和塑料保鲜膜，被消费者肆意购买，用完后消费者便将其随意丢弃，从而造成了塑料废弃量大幅上升。废旧塑料丢弃问题从消费中产生，自然也需要从消费中解决。黄骅市塑料产业在2009年消费后的废旧塑料废弃量为11 770吨，而总产量为22 400吨，废弃率为52.54%。而实际情况是近几年黄骅市塑料行业平均废旧塑料回收率仅为22.5%，也就是说30%的废弃塑料处于未回收状态，被丢弃在自然界中，加之化工合成塑料制品无法进行自然降解，长期留放自然环境会产生大量CO2和SO2等气体，碳排放量上升，破坏生态环境。专家预计未来五年塑料制品的废弃率仍保持高比率，回收率会在22%～25%之间波动，这表明仍将会产生大量的废旧塑料，也就是说废弃塑料整个生命周期所耗费的能源以及使用的原料都在消费过程中大量流失，对环境的破坏情形可想而知。
三、黄骅市塑料产业发展低碳经济的对策
为了顺利实现塑料产业低碳转型，提高产业经济和生态双重效益，就需要有针对性地解决这些问题。
1.使用生物塑料。黄骅市塑料产业石化塑料的高比例应用造成了大量塑料制品在降解和焚烧过程中的高碳排量，同时由于石化塑料具有不可再生性，塑料企业面临成本日益上涨，原料短缺的问题。生物塑料是在微生物作用下生成的塑料，或者是以淀粉等天然物质为基础生成的塑料，具有环保、低碳的特点，是理想的塑料原料。据专家估计，在未来几年内，中国国内生物降解塑料在一次性包装领域的需求量将达150万吨/年，无纺布领域将达60万吨/年，在农业地膜领域将达100万吨/年，在一次性日用杂品和部分医疗材料领域将达50万吨/年。由此可知，一年内总的生物塑料需求量将达到360万吨，计算可知会减少576万吨的碳排放，生态效益巨大。在人们的环保意识日益高涨和石油价格上涨的作用下，生物可降解塑料在中国市场潜力巨大。这将为黄骅市塑料产业生物塑料制品销售带来机遇，应该加快黄骅市“生物降解塑料产业化生产线”的建设，推进生物塑料工程的实现，可最大限度地减少CO2的排放，有利于黄骅市塑料产业低碳生产和低碳消费的实现。
2.建立试点基地。激发企业投入低碳技术研究的热情，应由政府管理部门制定灵活度高且详细试点择选标准，选取经营状况良好、工业总产值持续上升、经济基础较好、技术相对先进的塑料企业作为试验点，建立数个新型低碳技术试点基地，引进相关数控人才和高级技工，加大对低碳节能技术的自主研发投入。凡是建立试验点的塑料企业均有享有国家优惠政策的权利，对开发新技术成功，表现突出和低碳技术实现大范围普及和应用的企业予以资金扶持和奖励，继而激发黄骅市塑料企业从事低碳技术研究和使用的积极性，吸引更多塑料企业经营者的关注。塑料产业的相关管理部门对试验点企业进行整合，定期组织企业管理者就低碳技术的最新应用情况进行报告，并作相关发言，展开试验点间“头脑风暴”，扩大信息透明度，强化企业间的技术流通和交流，通过点与点之间的信息流动，弃其糟粕，取其精华，为低碳技术今后的研究创新和技术改进提供理论成果。
3.普及低碳理念。首先，厂家应明确塑料制品信息。企业应在商品说明和公司官方网站上详细明确生产商品的各项质量指标，并附上相关对比数据和标准、厂家联系方式，方便消费者了解所购产品的详细信息，及时进行咨询，从而减少不合格产品的购买，扼杀质量标准不合格塑料制品的销售市场。然后，企业进行市场调查，回访消费者。塑料加工企业应及时追踪本企业塑料产品市场流向，对产品销售情况进行调查，根据消费者的反馈信息，统计相关数据，及时调整产品生产结构，生产适销对路的塑料制品。最后，制定塑料产品回收标准，向消费者提供合理赔偿。鼓励消费者及时对塑料制品使用过程中产生的问题告知企业，企业依据回收标准和规定及时对确实不合格产品回收，并对利益受到侵害的消费者进行合理补偿。
参考文献：
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关键词：污泥，前沿技术，资源化，发展趋势
The Present Situation and Tendency of Sludge Front
Treatment Technology
WeiZhen Shen
(Beijing Machinery and Electricity Institute, Hi-tech Co.Ltd., Beijing 100027,China)
The main development direction for the sludge treatment is tending to disposal of resources and energy utilization in the world in recent years. Therefore, such as anaerobic digestion and aerobic fermentation technology and other traditional mainstream technology has been vigorously sought. Meanwhile, the techniques of sludge pyrolysis to produce oil fuel and sorbents, and composting to be used in soil are studyed. The paper puts forward that the present situation and tendency of sludge front treatment technology of domestic and overseas, and discussed its developing trend.
中图分类号：TU992文献标识码： A
经过几十年的发展，欧美、日本等发达国家已出台了较完善的污泥处理处置与资源化政策法规及标准规范，相关技术和设备也趋于成熟，以在污泥无害化处理处置的基础上实现最大程度的资源化再利用作为总体思路和技术路线，逐步形成了以污泥厌氧消化、好氧发酵、干化、焚烧、土地利用为主流技术，并不断研发污泥制油、生产活性炭、研制动物饲料等前沿技术的污泥处理处置市场。
虽然近年来我国污泥领域发展较快，各项技术和专用设备有了较大进展，主流技术、前沿技术同步发展的污泥处理处置市场也正在形成。但与发达国家相比，我国污泥处理处置率仍然低下，技术和设备水平仍然落后，污泥处理处置总体思路和技术路线也不够明晰，相关的法律法规及标准规范不够完善，总之我国污泥处理处置市场还有很长的一段路要走。由于国情不同，各国采用处理方式和技术也各不相同，本文对国内外目前前沿技术发展现状进行综述。
1、国内外污泥处理处置与资源化前沿技术进展
1.1 污泥制油能源利用技术
污泥中的有机质可以转化为燃油，能有效控制重金属的排放，可回收利用易储藏的液体燃油，可获得较高的油品收率，提供700 kWh/t 的净能量，破坏有机氯化物的生成，具有污泥处理与能源利用的双重性质。污泥制油技术分为两种方法：污泥热解制油技术和污泥直接热化学液化法。
1.1.1污泥热解制油技术
污泥热解制油是利用污泥中有机物的热不稳定性，在常压（或高压）和缺氧的条件下加热污泥至高温，借助污泥中所含的硅酸铝和重金属（尤其是铜）的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转化成碳氢化合物，由于干馏和热分解作用使污泥最终转化为价值较高的燃料油、反应水、不凝性气体（NNG）和炭。
热解生成的油收率与污泥中的有机物含量直接相关，通常生污泥最高（占44%），其次为剩余污泥（35%），消化污泥最低（25%）。发热量可达到29~42.1 MJ/kg，与石油提炼厂生产出来的石油低级馏出液相似，可以直接用于柴油机车和发电。但热解油黏度高、气味差。热解油的大部分脂肪酸可转化为酯类，酯化后其黏度低约4倍，热值可提高9%，气味得到很大改善。不凝气热值2~9MJ/kg，污泥炭热值约10MJ/kg，热解前的污泥干燥、反应器加热可利用产品中低级燃料（燃料气、炭）的燃烧来提供能量，实现能源循环。污泥热解制油过程如图1。
污泥热解制油过程示意图
污泥热解工艺最初是Bayer等人在1978年提出， 1986年，澳大利亚的Perth和Sydney两个城市建起污泥热解制油的第二代试验厂，为大规模污泥低温生物油化技术的进一步开发提供了大量的数据和实践经验。1999年8月，世界上第一套污泥低温热解制油工业化工艺装置——Enersludge在澳大利亚成功试运行，处理规模（按干污泥计）为25t/d，每吨污泥可产出200~300L与柴油类似的燃料及约半吨的烧结炭，并申请为专利。
1.1.2污泥直接热化学液化制油技术
鉴于污泥低温热解制油需要对脱水污泥进行干燥而耗能巨大，因此英、美、日对污泥直接热化学液化法研究较多。污泥直接热化学液化制油是将经过机械脱水的污泥（含水率约70%~80%），在250~340℃、5~15MPa条件下，并以碳酸钠作为催化剂，污泥中有近50%的有机物能通过加水分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应转化为油状物，得到的重油产物用萃取剂进行分离收集。重油产品的组成和性质取决于催化剂的装填与反应温度。反应过程可得到热值约为33MJ/kg的液体燃料，收率可达50%左右（以干燥有机物为基准），同时产生大量不凝性气体和固体残渣。基本工艺流程图如图2所示。
污泥直接热化学液化制油技术的设备可分为间歇式反应装置和连续式反应装置两类。间歇式反应中，污泥脱水至含水率70%~80%即可满足相关反应要求，向高压釜中加入液化催化剂Na2CO3后，高压釜经过排气后冲入氮气至所需压力，随后升温。随着温度的增加，工作压力随之增加。然后通过压力调节阀释放高压来使工作压力保持恒定，反应产生气体被气体储罐收集。连续设备的运用不仅在工艺上可以得到更大的改进，在运行费用上也会大大降低，推进该技术的应用。
目前直接热化学法处理污泥的典型工艺包括：美国 PERC工艺，LBL工艺，日本资源环境技术综合研究所的液化工艺，荷兰 Shell 公司的 HTU工艺等。
根据国外的经验，目前的投资成本与运行维护成本均比较高，同时，涉及的操作条件比较复杂，需要考虑诸多的因素如反应温度、反应时间、触媒种类、触媒添加量、反应压力等。此外，油化处理效率也与污泥种类性质等有关。
污泥直接热化学液化制油的基本流程图
1.2 污泥建材利用技术
污泥建材利用主要包括利用污泥及其焚烧产物制砖、轻质陶粒、生态水泥、制纤维板、熔融微晶玻璃等。
总的来说，污泥的多项建材利用技术已经成熟，应用前景良好。其中，建筑砖块、轻质材料以及水泥材料等技术，已经在日本、德国等国家开始进行规模化生产应用或者在计划大规模生产再利用。其中日本在这方面走在了前面，已经有许多成功运行的工程实例，据统计到2002年末，日本污泥有效利用率高达63%，其中建材利用的比例为40%。在我国，污泥用于建材资源化利用是一种有效的污泥减量化及资源化手段，在北京、重庆及上海等地均进行过相应的生产性研究。总的来说，大多还处于研究及尝试的阶段。
1.2.1污泥制砖
脱水污泥主要由Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO等粘土矿物质成分组成，其性质近似粘土，具有可塑性、烧结性、耐热性和吸附性，并且污泥中含有大量灰分和铝盐或铁盐等混凝剂成分，可以作为建筑材料中的添加剂，为其制砖创造条件。比较常见的污泥制砖技术主要有两种：
①污泥焚烧灰制砖
该方法是将污泥焚烧灰添加适量辅料（如粘土、粉煤灰、煤矸石等）成型烧结制砖。污泥焚烧灰中的SiO2含量较低，因此在利用污泥焚烧灰制砖时，需添加适量的黏土与硅砂，从而提高SiO2含量。一般较为适宜的质量配比为焚烧灰：黏土：硅砂=1:1:（0.3~0.4）。污泥焚烧灰制造流程如下图3.
②干化污泥直接制砖
该法是直接将干燥的城市污泥破碎后与粘土等辅料成型烧结制砖，同时可以利用污泥中潜在热值。干化污泥用于直接制砖时，应对污泥中的成分进行适当的调节，使其成分与制砖黏土的化学成分相当。当污泥与黏土按质量比1:10配料时，污泥砖可以达到普通红砖的强度。此污泥砖的制造方式受坯体中有机挥发分含量的限制，当有机挥发物达到一定限度会导致烧结开裂，从而影响砖块的质量，污泥掺加比例较低。因此，从黏土砖限制要求来看，生污泥较难成为一种适宜的污泥建材方法。干化污泥制砖工艺流程图见图4。
污泥焚烧灰制砖工艺流程
污泥干化后制砖工艺流程
污泥的掺量比例、成型压力和焚烧温度是决定砖抗压强度、吸水率、热导率、抗折强度等性能的关键性因素。当污泥掺量为0~200 g/ kg 时， 随着污泥掺量的增加，污泥砖的抗压强度明显降低，吸水率随之增大。成型砖坯密实度下降，在焙烧过程，污泥中重金属熔融固化，有机物挥发，所形成的气孔和孔洞降低了砖体抗压强度及。当污泥掺量低于100 g/ kg 时，污泥砖性能符合国家《烧结普通砖》标准( GB 5101- 2003) 要求。当成型压力为20~60 MPa时， 随成型压力的增大，污泥砖的抗压强度逐渐升高，吸水率逐渐减小。当烧结温度为900~1100℃时，随着温度的升高，污泥砖的抗压强度逐渐增强，吸水率逐渐降低，当烧结温度高于1050℃时，砖的抗压强度和均已达到了标准要求。当保温时间超过1.5 h 时，随着保温时间的延长，污泥砖的降低，吸水率也相应增大。
美国、英国等发达国家都在该领域进行了较多的研究，对污泥制砖工艺、污泥制砖的影响因素、污泥砖块产品的性质等方面取得阶段性研究成果。其中，日本的污泥焚烧灰制砖技术，走在世界前列，受到越来越多的重视。目前已经有8座完整规模的厂用100%的污泥焚烧灰制砖。制成的砖块被广泛用于公共设施。德国对于污水污泥的建材利用才刚刚起步，没有任何长期工业上的实践，正借鉴日本的经验，并与日本开展合作研究项目。
在我国，有关利用污泥焚烧灰制砖的报道很少，而利用干污泥直接制砖却有较多的文献说明。如中石化胜利油田规划设计研究院、同济大学环境科学与工程学院、南京制革厂等研究机构、高等院校和国内企业对干污泥直接制砖进行了试验研究，但缺乏实际的工程应用，所以在今后的研究中还要结合经济效益进行投资、收益的估算并大胆借鉴国外经验，开发污泥前处理及混合焙烧等成套工艺及配套设备，才能将污泥的制砖利用付诸实际。
1.2.2污泥制陶粒
污泥陶粒是污泥经加工制粒或粉磨成球后烧胀而成的一种人造轻陶粒，具有轻质高强、保温隔热、耐久性好、抗震性好等优点。污泥制陶粒主要工艺流程如下图5。
污泥陶粒生产工艺流程图
湿污泥与预先干化好的干污泥一起进入污泥混合机，经混合、均匀化后形成颗粒，完成均化过程后，送至干化器进行干燥。污泥干化器主要分为直接加热和间接加热。为了防止污泥在干化过程中结成大块，一般采用旋转干化器。干化器的热风进口温度为800~850℃，排气温度为200~250℃。污泥经干燥后从含水率80%左右下降到5%左右。干化器的排气进入脱臭炉，炉温控制在650℃左右，使排气中的恶臭成分全部分解，以防产生二次污染。部分燃耗是在理论空气比约0.25以下燃烧，使污泥中的有机成分降解，大部分成为气体排出，另一部分以固定碳的形式残留。部分燃烧炉内的温度控制在700~750℃。燃烧的排气中含有许多未燃成分，送至排气燃烧炉再次燃烧，产生的热风可作为污泥干化的热源。部分燃烧后的污泥中的固定碳为10%~20%，热值为1256~7536kJ/kg。烧结是制陶粒的最后一道工序，烧结陶粒的强度和相对密度与烧结温度以及产品中残留碳含量有关。残留碳的含量与陶粒的强度成反比，残留碳的含量越多，强度越低。烧结温度在1000~1100℃之间为宜，超出此温度范围陶粒强度会降低。陶粒的相对密度随烧结温度升高而减少，在上述温度范围内，其相对密度为1.6~1.9，烧结时间一般为2~3min。
欧美、日本等发达国家对利用各类污泥制陶瓷产品的可行性做了研究，并对制成的样品进行了吸水率、多孔性、线性收缩和横向断裂强度等物理性能和浸出液的测试。我国多个企事业机构都对污泥制备陶粒技术进行了研究，比如同济大学的研究人员对苏州河底泥为主要原料烧制陶粒的工艺参数进行了分析，以及广州华穗轻质陶粒制品厂采用城市污水处理厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒，并获得成功。
1.2.3污泥制水泥
污泥的化学特性与水泥生产所用的原料基本相似，垃圾焚烧灰的化学成分中一般有80%以上的矿物质是水泥熟料的基本成分。因此利用水泥回转窑处理污泥来制造水泥，不仅具有焚烧法的减容减量化特征，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，不需要对焚烧灰进行填埋处置，是一种两全其美的生产途径。利用污泥做生产水泥的原料有三种方式：一是直接用脱水污泥；二是干化污泥；三是污泥焚烧灰。不管是采用哪种方式，关键是污泥中所含的无机成分必须符合生产水泥的要求。除CaO含量较低、SiO2含量较高外，污泥焚烧灰的其它成分含量与硅酸盐水泥含量相当，因此，污泥焚烧灰加入一定量的石灰或石灰石，经煅烧即可制成硅酸盐水泥。污泥水泥性质与污泥的比例、煅烧温度、煅烧时间和养护条件相关。与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、相对密度、波索来反应性能等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间方面较好。
世界上发达国家利用水泥窑处理废弃物生产生态水泥已有20余年的历史，拥有成熟的经验。1996年4月瑞士的HCBRekingen水泥厂成为世界上第一家具有利用废料的环境管理系统的水泥厂，并得到ISO14001国际标准的认证。在欧洲水泥生产者联合会所属的水泥厂中每年焚烧处理100万t有害废物。日本40多家水泥企业，其中50%以上工厂均处理各种废弃物。虽然我国同济大学、上海水泥厂等也做了利用污泥代替粘土生产水泥的尝试，但总体来说，利用垃圾焚烧灰、市政污泥等废弃物来生产水泥尚属起步阶段。
1.2.4污泥制纤维板
污泥中含有大量有机成分，利用其中的粗蛋白与球蛋白（酶）能溶解于水及烯酸、稀碱、中性盐水溶液的性质，在碱性条件下加热、加压后发生蛋白质变性，制成污泥树脂（又称蛋白胶），使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材，即为污泥生化纤维板。污泥制纤维板的工艺流程图见图6。
污泥制纤维板的工艺流程图
污泥树脂调制是将脱水至含水率85%~90%的污泥与药品混合，装入反应器搅拌均匀，然后通入蒸汽加热至90℃保持20min后，再加入石灰，在90℃条件下反应40min即可。为使其具有较好的凝胶性、预压成型时容易脱水，可在调制中投加碱液、甲醛及混凝剂（如三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝或聚合氯化铝），还可加硫酸铜以提高除臭效果和加水玻璃以增加树脂的粘滞度及耐水性，使成品经久耐用。
国内外已有人尝试用污泥来制纤维板，但制造过程和成品仍有一些气味，需要脱臭，强度也有待提高。
1.3活性污泥制取活性炭
由于污泥中含有大量有机物，在一定的高温下以污泥为原料通过改性可以制得含碳吸附剂。根据污泥碳化机理，污泥吸附剂一般分为直接活化和热解碳化后再活化两种。其中，热解碳化后再活化最为常用，主要包括热解碳化和活化两个步骤。碳化是把原料热解为碳渣，活化是关键步骤，是根据要求把碳化物变为所需要的多孔结构物质。目前活化方法有两类：物理活化和化学活化。相对于物理活化，化学活化需要较低的温度，活化产率高，通过选择合适的活化剂控制反应条件可制得高比表面积活性炭。但化学活化对设备腐蚀性大，污染环境，其制得的活性炭中残留化学药品活化剂，应用受到限制。污泥吸附剂生产工艺流程如下图7。
针对不同的污泥和所制吸附剂的不同用途，可相应采用不同的制备方法，而不同的制备方法所得到的吸附剂性能差别很大。影响吸附剂性能的主要因素有：活化药剂的种类、浓度、热解时间、热解温度和活化温度等。活性炭微孔的形成和发展与原材料的孔结构、活化剂的种类、活化温度、活化时间、活化剂流量、催化剂种类、催化反应速度等诸多因素有关。
污泥制备吸附剂工艺流程
近年来，美国、日本、法国、中国、西班牙、新加坡等国家的研究者对污泥改性制备吸附剂技术进行了较多的研究。近年来，研究的重点是污泥热解方法及工艺的优化、吸附剂制备中间过程和方法的改进、活化药剂的选择等方面。
1.4污泥中蛋白质利用技术
1.4.1制造动物饲料
污泥中粗蛋白占28.7%~40.9%，灰分占26.4%~46.0%，纤维素占26.6%~44.0%，脂肪酸占0~3.7%。其中，70%的粗蛋白以氨基酸形式存在，包括蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸等。污泥蛋白中几乎含有家畜所需的所有氨基酸，且各种氨基酸之间相对平衡，是一种非常好的饲料蛋白来源。
但是，活性污泥作动物词料还存在一些问题，主要包括毒性方面和非毒性方面的问题。毒性方面的问题主要有：①病原菌的污染问题。②活性污泥饲料组织学和病理学研究：饲喂污泥蛋白质饲料，动物肺、肝、肾、心脏和内脏等组织有何异常。③污泥重金属毒性物质动物发生元素积累问题。非毒性方面的问题主要有：①化学组成，商业价值低。②与传统动物饲料相比，污泥蛋白质饲料的适口性差、消化性低、营养价值不足，近来的研究系采用化学或酶处理活性污泥以提高其蛋白质消化率。③污泥干燥的经济性问题。但即使如此，用污泥作饲料将是变废为宝的一项重要举措，值得深入的研究。
1.4.2制造蛋白质灭火器
目前国内灭火剂主要有NaHCO3、NaCl干粉灭火剂、蛋白灭火剂等种类。其中，蛋白类泡沫灭火剂以其可靠性大、安全系数高、生物降解性强等优良的性能一直占据着泡沫灭火剂市场的主导地位。但由于国内饲料蛋白源匮乏导致其价格较高，因此，利用污泥水解蛋白质制备蛋白质泡沫灭火剂具有一定现实意义。
武汉市科技局等单位进行了利用剩余活性污泥水解制备蛋白质泡沫灭火剂，并取得一定研究成果，李亚东等研究人员还申请了发明专利。但总体来说，目前该项技术研究还少见报道。
1.4.3污泥中蛋白质提取技术
无论是将污泥蛋白用作动物饲料，还是用于蛋白质灭火器，都需要依靠蛋白质提取技术，蛋白质提取工艺流程图见图8。
蛋白质提取工艺流程图
(1)溶胞技术
提取蛋白质首先要对污泥进行溶胞处理。通常的溶胞方法包括物理、化学、生物以及多种方法联合等方法。
①物理法
物理溶胞主要是利用机械剪切力破坏细菌的细胞壁，实现污泥细胞的溶解。物理法主要有以下几种：
高压喷射法是利用高压泵将污泥循环喷射到一个固定的碰撞盘上，通过该过程产生的机械力来破坏污泥内微生物细胞的结构，使得胞内物质被释放出来，从而显著提高污泥中蛋白质的含量，促进水解的进行。然而，高压喷射法处理污泥过程的机械能损失较大，所以该方法在实际的工程应用中难以推广。
超声波法是利用20KHz到10MHz波段范围内的超声波破坏微生物细胞的细胞壁，使得细胞内的有机质释放出来，从而促进污泥水解和消化的进行。该技术具有无污染、能量密度高、分解速度快等特点，但在细胞破碎后固体碎屑的水解方面却不如添加碱和加热法。同时超声波的作用受到液体温度、粘度、表面张力等参数和超声波发生设备的影响，在短时间内难以投入大规模工程化应用。此外，超声波法设备投资巨大、能耗高，也是这一技术不能迅速推广的主要原因。
水解法的温度范围一般为40~180℃，污泥固体有机物在水解过程中经历两个过程：首先是微生物絮体的离散和解体，细胞内的有机物质被释放并溶解。其次是溶解性有机物不断水解，脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖和单糖；蛋白质水解成多肽、二肽和氨基酸；氨基酸进一步水解成低分子有机酸、氨及二氧化碳。与机械破碎、超声和化学预处理等手段相比，热水解的优点在于在实现细胞破碎、释放胞内有机物的同时将大分子有机物水解。
②化学法
化学法主要有以下几种：
加碱处理法就是在常温条件下，通过加NaOH、KOH或Ca(OH)2等碱性物质，其作用是在抑制细胞活性的同时，溶解细胞壁，释放蛋白等细胞内物质。
加酸处理法就是用酸处理污泥，由于污泥微生物的胞外聚合物中含有一些两性物质，这些两性物质在酸性条件下会溶解，转化为溶解性物质，从而对污泥的絮体结构有一定破坏作用，从而达到溶胞效果。
臭氧氧化污泥的过程包括：对微生物的破壁、溶解和对有机物的矿化三个阶段。臭氧首先作用于污泥细胞的细胞壁和细胞膜，促使细胞死亡溶解；细胞溶解后胞内的蛋白质、核酸和多糖等物质被释放出来；臭氧进一步氧化大分子有机物质，使其变为小分子物质或者直接转变为二氧化碳和水。
③生物法
生物酶技术是指向污泥中投加能够分泌胞外酶的细菌，或直接投加溶菌酶等酶制剂（抗菌素）水解细菌的细胞壁，以此达到溶胞的目的。但是，同时这些细菌或酶还可以将不易生物降解的大分子有机物分解为小分子物质，随着溶菌酶量的增加，污泥中蛋白质和多糖浓度随之降低。
④多种方法联合
此外，多种方法联合的方式也逐渐得到重视，包括热酸法、热碱法和微波+过氧化氢法等，可以更好的实现污泥溶胞提取蛋白质效果。
(2)蛋白质的分离技术
污泥溶胞液是多糖，蛋白质和脂肪等有机物以及重金属等多种物质组成的混合溶液，需要将目标蛋白质从其中分离纯化出来，从而满足污泥蛋白在其他领域的应用，主要是通过溶胞液的浓缩和浓缩液的结晶来实现的。
传统浓缩法主要有减压蒸馏法和泡沫法分离蛋白质。减压蒸馏法借助真空泵来降低系统内的压力，便可以在低温下对溶液进行蒸发浓缩，适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。泡沫分离蛋白质是利用蛋白质的表面活性对其进行分离的一种方法，分离过程中的条件温和，对蛋白质的活性影响较小，成本较小，且能耗较低，而且对蛋白质的生物活性没有明显影响。但当溶液中含有组分活性相近的物质时，分离效果较差。另外，对于较高浓度的溶液，分离效率便会降低，分离效果较差。近年来随着膜工业的发展，膜分离法也开始渐渐兴起，微滤、超滤、反渗透和电除盐是目前最为常用的四种技术。
蛋白质结晶方法主要有沉淀法，传统沉淀法包括盐析沉淀法、有机沉淀分离法、等电点分离法等。盐析沉淀是蛋白质提纯工艺中最早采用，至今仍为广泛应用的方法。其原理是在高浓度蛋白溶液中，随着盐浓度的逐渐增加，蛋白质水化膜被破坏，其溶解度下降而从溶液中沉淀出来。有机沉淀剂法是向蛋白质溶液中加入乙醇、丙酮等水溶性有机溶剂，降低水的活度。随着有机溶剂浓度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团或亲水基团的水化程度降低，溶液的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而使蛋白质凝聚和沉淀。等电点沉淀法是通过调节溶液的pH值，削弱或破坏分子表面的双电层及水化膜，分子间引力增加，使两性电解质的溶解度下降而沉淀析出。
1.5污泥制生物可降解塑料
生物可降解塑料是指在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培水及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。按原材料不同分类，目前生物降解塑料主要有以下几种：聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物、聚乳酸（PLA）、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇（PVA）类生物降解塑料、二氧化碳共聚物、聚-β-羟基丁酸酯(PHB)等。生物降解塑料可以依靠生物的生命代谢活动来合成，目前国内外的研究主要集中在菌种筛选和培育、反应机理、操作工艺、反应器类型、反应条件和合成物的提取技术方面。
PHA是目前研究较多的生物可降解塑料类型，以之为例，能够合成PHA的细菌种类很多，包括光能利用菌、古细菌、革兰氏阳性、革兰氏阴性菌、好氧菌和厌氧菌，共计65个属，300多种。其中研究较多的有芽孢杆菌属(Bacillus)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)、红螺菌属(Rhodospiriclum)和放线菌属（Actinomyces）等。PHA在细菌体内合成经历三个步骤：第一步，各种底物经代谢进入三羧酸循环，生成乙酰辅酶COA；第二步，乙酰辅酶COA经各代谢途径形成各种前体，再由不同酶转化为(R)-3-羟基脂酰辅酶A；第三步，(R)-3-羟基脂酰辅酶A，再由PHA合酶聚合成为PHA。由于合成的PHA存在于细菌细胞内，因此需要将细胞破碎，才能提取出PHA颗粒从而实现其进一步的利用。目前PHA的提取方法很多，主要有有机溶剂提取、氯酸盐提取法、酶法提取、碱法提取、机械破碎法等。
生物可降解塑料前景诱人，但仍有一些技术问题需解决：①降解塑料制品机械强度不够，需要通过与其他聚合物单体共混来使生物降解塑料的某一方面品质得到提升，但是综合性能却有不足，这就需要通过技术攻关加以解决；②生产成本需进一步降低；③以污泥为原料的生物可降解塑料的附加值较低，需要通过技术的提高使其得到进一步提高。
2、国内外污泥处理处置与资源化前沿计划发展趋势
篇9
关键词：污水处理厂；处置技术；资源化利用
中图分类号：U664文献标识码： A
1、污泥的传统处置方式
污泥通常经浓缩、消化稳定、脱水等工艺后，就进入最终处置阶段。污泥的最终处置技术大致可以归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不再利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝，符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济。
1.1 直接土地利用
污泥中含有丰富的有机营养成分如N、P、K 等和植物所需的各种微量元素如Ca、Mg、Cu 和Fe 等，其中有机物的浓度一般为40%~70%，其含量高于普通农家肥，因此能够增加土壤肥力，促进作物的生长，将剩余污泥回用于土地作为植物的肥料，可以对剩余污泥进行充分利用。但其所面临的问题有：采用污泥肥料会恶化施用地的环境卫生状况；污泥的成分复杂，若未经稳定化处理会改变土地的微生态条件，从而影响作物的生长；污泥中的有毒物质可能通过食物链的转移，最终危及人类的身体健康。因此，对于剩余污泥的土地回用，大多发达国家都制定了严格的标准。此外，目前国内常用的污泥浓缩技术因其含水率高，造成运输困难，给直接土地利用的具体操作带来较大麻烦。
1.2 填埋
污泥的填埋处理具有容量大、见效快的特点，是目前最为常见的最终处置途径。在北美约有68%、欧洲约有47% 的污泥处理采用专用污泥填埋场处置，在中国已建成的污泥填埋场有十余个。污泥填埋处置采用污泥汽运、分层填埋、分层压实、分层用土或塑料薄膜覆盖的方法。污泥填埋至极限高度后，在表层铺设多层山地土，总厚度约1m，再铺上0.3m 种植土，再种树绿化，美化生态环境。但是污泥填埋必须预先脱水至含水率小于65%，为此需要消耗大量的药剂，既增加了成本也增加了污泥量，而且要占用大量的土地和花费较高的运输费用和运行成本，且填埋场周围环境也会恶化。因此，在许多国家和地区人们坚决反对新建填埋场，现有的部分填埋场也要逐渐关闭。
1.3 焚烧
污泥焚烧是将干化后的污泥与空气中的氧在高温下发生燃烧反应，使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的目的。焚烧后的最终产物为化学性质比较稳定的无害化灰渣。焚烧可使剩余污泥的体积减少至最小化，是相对比较安全的一种污泥处置方法，并可以解决其它方法中污泥要占用大量空间的缺陷。但其所需的费用很高，能耗大，并存在烟气污染问题。
由此可见，在目前污泥资源化利用技术尚不成熟的情况下，传统的污泥处置方式发挥了一定的作用，但都存在一定的缺陷。随着环境标准的更加严格化，其弊端就更明显地暴
露出来。因此，为彻底消除污染物质，净化我们的生活环境，有必要对污泥的最终处置途径提出一些新的思路和方法。
2、污泥的资源化利用
2.1 污泥堆肥
污泥中含有大量的植物所需的养分，其含量高于农家肥，但是污泥中也含有有害成分，重金属离子易在土壤和植物体内积累，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化。堆肥化处理是采用较多的一种方法。堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；通过堆肥化，污泥的物理性状明显改善（如含水率降低，呈疏松、分散、粒状），便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭病原菌、虫卵和草籽，使产物更适合作为土壤改良剂和植物营养源。
2.2 污泥燃料化
污泥燃料化方法目前有两种，一种是污泥能量回收系统（HERS 法，Hyperion Energy Recovery System），另一种是污泥燃料化法（SF 法，Sludge Fue1）。HERS法即利用污泥消化制沼气，将污泥进行厌氧消化，其中的有机物经厌氧细菌分解产生以甲烷为主的可燃性气体，经脱硫后即可用作发电燃料。SF 法即污泥低温热解制燃料油，是将未消化的混合污泥经机械脱水后，加入重油，调制成流动性浆液进行多效蒸发，污泥有机质在加热条件下部分热裂解，产生衍生燃料。污泥燃料燃烧产生蒸汽还可作污泥干燥的热源和发电，回收能量。
污泥燃料化技术是一种适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现污泥减量化、无害化、稳定化和资源化的污泥处理技术，是当前污泥处理技术研究开发的方向。
2.3 剩余污泥制可降解塑料
1974 年有人从活性污泥中提取到一类可完成生物降解、具有良好加工性能和广阔应用前景的新型热塑材料PHA，为利用活性污泥生产PHA奠定了基础。研究表明：活性污泥经过相关的培养后，可大幅度增加其中含有的可降解塑料。因此，利用剩余污泥制备可降解塑料可有效地解决化学合成塑料所造成的“白色污染”，既让废物得到了利用又避免了对环境的二次污染，对环境保护及可持续发展作出了一定的贡献，创造了良好的环境效益和经济效益。
2.4 污泥的建材利用
污泥中的无机物主要由硅、铁、铝和钙等构成，含量约为20%-30%。因此即使采用传统的污泥焚烧工艺大幅度地实现污泥减量，但仍有较多以焚烧灰形式存在的无机物需做填埋处
置。而污泥的建材利用可充分利用污泥中的有机物和无机物，实现污泥资源化。
污泥的建材利用主要有：制轻质陶粒、生产水泥、制熔融材料及熔融微晶玻璃等。污泥制轻质陶粒，是直接以脱水污泥为原料，将粉末状物料加热到熔点以上，使一部分物料变成液相，冷却后成为有相当强度的固体，烧结后物料相互之间往往产生化学结合，但大多是形成新的玻璃体或晶体。污泥中含有较多的灰分，其中的铝、铁成份是混凝法处理废水时形成的，可作为建筑材料添加剂。将污泥烘干研磨后，按照一定的质量比添加石灰并混合均匀，控制好温度条件和焚烧时间可制得水泥。
污泥制轻质陶粒可用作混凝土的骨料、路基材料或花卉覆盖材料，也可作为污水厂生物滤池的滤料，微生物挂膜在陶粒上可有效降低污水中的BOD、COD 及氨氮含量，效果良好；污泥制熔融材料也可用于路基路面、混凝土的骨料或地下管道的衬垫材料；污泥制微晶玻璃的外观、强度、耐热性优良，可应用于建筑内外的装饰材料；污泥生产水泥可用于素混凝土，地基的增强固化材料，以及用作道路铺装混凝土，大坝混凝土，重力式挡土墙，水泥竹纤维板等。
2.5 污泥热解制油技术
低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术，它通过无氧加热干燥污泥至500℃，通过干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和碳四种产物。国外
不少研究者提出该技术，评价了其经济性，并研究了低温热解污泥过程的二次污染控制和热解油的市场应用前景。国内学者何晶晶和欧国荣等人也就该方面研究进行了实验，探讨了转化过程的机理。对于污泥低温热解机理的认识意见不统一，但较为普遍的观点认为：在200℃ ~450℃脂肪族化合物蒸发，蛋白质在300℃以上开始转化，而当温度达到390℃以上时糖类化合物开始转化，主要反应为肽键断裂、基团的转移变性及支链断裂等。
由此可见，污泥中的脂肪族化合物和蛋白质是污泥低温热解所得衍生油的主要来源。
污泥低温热解是一种新型的污泥处置方式，由于生产技术尚不成熟，因此应用过程中存在较多需要完善的地方。由于热解是一高温、高压过程，升温、升压和降温、降压的环节很多，如何在流程上予以合理布置以充分利用能量，这样的问题解决起来依然存在很多困难。
结语：
“十二五”期间，节能减排工作的标准进一步提高，城市污水处理厂污泥的处理工作得到重视，做好污泥的深度处理工作十分重要，需要创新思路，充分参考国内外情况，结合自身实际情况，找出一条适合的技术路线，实现污泥处理的“减量化、无害化、资源化“的目标。
参考文献：
[1] 范锦中. 利用污泥生产节能型人造轻集料－陶粒. 粉煤灰，2006，18（5）：36-38
[2] 裘伯钢. 污泥资源化处置与综合利用. 环境保护科学，2006，10：25-28
篇10
关键词：聚氨酯泡沫；生物降解；填充；土壤掩埋；微晶纤维素
中图分类号：TQ328.3 文献标识码:A
硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF）绝热效果好，比强度大，电学性能及隔音效果优越，而且通过调整配方，可以制成不同规格的制品以满足不同要求，作为一种绝热保温与结构材料，已经广泛地应用于建筑、冷藏、航空航天等领域[1]。然而其使用后的废弃物因在自然条件下难以降解，给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。因此研究和开发可生物降解型聚氨酯材料迫在眉睫。将一些易于生物降解材料填充到聚氨酯中，是研发生物降解型聚氨酯材料的一个重要方向[2-6]。
纤维素是地球上储藏量最大的天然高分子，作为可再生的天然材料是生物降解材料的良好原料[7-9]。本文采用聚醚多元醇和多异氰酸酯为主要原料，在聚氨酯发泡过程中加入微晶纤维素，制备了填充型可生物降解硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF）并研究了其力学和降解性能。
1 实验部分
1.1 原材料
聚醚N303，天津石化三厂； [0]多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI），烟台万华聚氨酯股份有限公司；硅油AK8807、三乙醇胺，分析纯，成都化学试剂厂；微晶纤维素（MCC），西安北方惠安精细化工有限公司公司生产；微晶纤维素使用前经真空烘箱干燥至恒重，存储于干燥器中备用；水为蒸馏水。
1.2 仪器与设备
电热鼓风恒温干燥箱，DB210SC型，成都天字试验设备有限责任公司；增力电动搅拌器，JJ-1型，江苏金坛市医疗仪器厂；模塑成型模具，自制；扫描电子显微镜，S440型，Leica Cambridge公司；红外光谱仪，?Nicolet-5700型，美国尼高力仪器公司；热重分析仪，TGA-SDTA851型，德国耐驰公司；电子万能材料试验机，AG-1OTA型，日本岛津公司；简支梁冲击实验机，XJJ-5型，承德材料实验机厂。
1.3 微晶纤维素填充可生物降解RPUF的制备
首先将一定比例的聚醚多元醇N303、三乙醇胺、硅油AK8807、水和微晶纤维素配制成一组分，并搅拌均匀记作A组分；多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）作为B组分。上述两组分的温度调节到22℃左右，然后将B组分倒入A组分中经高速搅拌均匀后浇注入预热到45℃左右的模具内发泡成型。经熟化处理脱模后得到材料样品，然后按要求加工成所需试件，进行相关的性能测试。
1.4 力学性能测试
压缩性能：参照GB/ T 8813-88进行,试件尺寸为Φ50mm ×50mm ,测试时的横梁速度为5.00mm/min，温度25℃，湿度65%RH；
冲击性能：参照GB/ T 11548-89塑料冲击实验方法进行, 试件尺寸为10mm ×15mm ×120mm，摆锤能量1J，温度25℃，湿度65%RH。
1.5 降解性能测试
所制备样品的降解性能表征采用户外土埋法降解实验法进行：将样品按一定间隔埋入普通园艺土壤下约10cm处，让其在自然条件下降解。每隔一段时间，从土壤中取出一些硬质聚氨酯泡沫样品，用去离子水小心清洗，然后在50℃电热鼓风干燥箱中放置24h，进行干燥。最后再在常温常湿的条件下至少平衡24h，做如下表征：
(1) 失重率：失重(%)=[(W0-WS)/ W0]×100计算，式中：W0-泡沫体原始质量；WS-降解后泡沫体质量。
(2) 红外分析：降解产物的红外光谱用KBr压片法测试。
(3) 热重分析：降解产物的热重分析在氮气氛下测试，升温速度10℃/min，温度范围：常温-700℃。
(4) 扫描电子显微镜：取降解产物试样脆断，对断面进行喷金处理后用扫描电子显微镜测断面形态，加速电压为20KV。
2 结果与讨论
2.1 填料在RPUF中的最大填充量
制备出的硬质聚氨酯泡沫塑料的密度为0.1g/cm3左右，当微晶纤维素的添加量在80份(23.3wt%)以下时，发泡充分，样品表面平整，未出现收缩现象。进一步提高填充量，由于表面填料较多, 使泡沫无法支持, 出现塌泡现象，样品出现明显的收缩，因此最大填充量约为23.3wt%。
2.2 微晶纤维素填充可生物降解RPUF的力学性能
微晶纤维素填充可生物降解RPUF的压缩强度与冲击强度与填料用料的关系如图1所示。当少量微晶纤维素加入RPUF基体后，其压缩性能和冲击性能均有大幅度的下降，此时聚氨酯分子间的相互作用以及交联结构已在一定程度受到影响，而填料与聚氨酯之间的相互作用也较弱，因此导致其力学性能下降。随着填料用量的增大，填料分子与聚氨酯分子键的相互作用增强，使其压缩强度有所改善；进一步增加填料用量时，试样的压缩强度开始减小，这可能由于RPUF在受压时主要由聚氨酯基体构成的泡孔壁和支柱来承受外力，而过高含量的填料降低了基体树脂含量，故压缩性能下降。而冲击性能随着填料用量的增加却未得到改善，这可能因为微晶纤维素填料本身性脆，与聚氨酯基体相容性差，使得填料和基体界面间相互作用较弱，当样品受冲击断裂时，裂纹扩展在填料和基体界面间进行，填料含量越多裂纹扩展越严重，试样的冲击性能就越差。
2.3 微晶纤维素填充可生物降解RPUF的降解性能
2.3.1 土壤微生物处理下微晶纤维素填充RPUF失重和FTIR分析
经过不同的时间间隔后，样品的失重情况如图2所示。图2(a)中可以看出，样品降解120天后的失重率随微晶纤维素用量的增大而增大；
(b) 填料用量80份时，失重率―时间关系
图2 微晶纤维素填充可生物降解RPUF
土壤掩埋试验后的失重率
图2(b)中当填料用量均为80份时，失重率随降解时间的延长而增大，120天后失重率可达10.8wt%。
图3为微晶纤维素填充硬质聚氨酯泡沫塑料降解产物的红外光谱图。图3(a)中当微晶纤维素填充量为80份时，样品在1730cm-1处的氨酯键中羰基吸收峰随着降解时间延长逐渐变弱，说明样品中的氨酯键在土壤微生物的作用下发生断裂，时间越长降解效果越好。图3(b)为不同微晶纤维素填充量的RPUF降解120天后的红外谱图，从图中可以看出样品氨酯键中羰基吸收峰随着填料用量增大逐渐变弱，说明微晶纤维素含量越高，样品越易于生物降解。
2.3.2 土壤微生物处理下微晶纤维素填充RPUF热重分析
分别对不同降解时间以及不同填充量的降解样品进行TG分析，结果列于表1、表2中。从表1可以看出，随着土壤掩埋时间的延长，样品的最大热分解速率温度逐渐降低说明了泡沫体的立体网状结构受到损坏，发生了降解，并且时间越长，降解效果越明显。而表2中样品的最大热分解速率温度随着微晶纤维素用量的增加逐渐降低表明填料越多，样品越易于生物降解。
2.3.3 土壤微生物降解处理后微晶纤维素填充RPUF的表面形貌变化
用扫描电子显微镜观察了微晶纤维素填充RPUF在土壤微生物的作用下表面形貌的变化。在土壤微生物降解前微晶纤维素填充量为80份的RPUF表面平整,微孔致密均匀(图4A)，随着土壤微生物降解时间的延长，孔洞变大，松散，不均匀(图4B)，孔洞破损逐渐变大(图4C)。在放大2000倍的SEM照片中可以看见样品表面被微生物侵蚀后的碎片（图4D）。这进一步说明微生物对聚氨酯的结构有所破坏。同样在图5中可以看出在降解周期相同的条件(均为120天)下，微晶纤维素含量越高的样品受微生物侵蚀破坏的越严重。这与以上红外以及热重分析得到的结果一致。
3 结论
本文在普通聚氨酯泡沫中加入易于生物降解的微晶纤维素制得了密度为0.1g/cm3左右，外观和力学性能良好的填充型可生物降解聚氨酯泡沫塑料，最大填充量达23.3wt%，土壤掩埋实验证明样品具有一定的生物降解性，最大填充量的样品经过120天土壤微生物降解后失重率可达10.8wt%。
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